溶液のＰＨを変化させる方法及び装置
【課題】本発明は、物質が溶解している溶剤のｐＨを変化させる装置（２２）に関する。
【解決手段】装置は、溶剤及び物質に対して透過性のあるハウジング壁（２６）を通して溶剤と接触するハウジング（２４）を含んでいる。ハウジングは、水素又は水酸基イオンを提供するために物質を変換するのに適した酵素を含み、ハウジングは、酵素に対しては非透過性である。
【解決手段】装置は、溶剤及び物質に対して透過性のあるハウジング壁（２６）を通して溶剤と接触するハウジング（２４）を含んでいる。ハウジングは、水素又は水酸基イオンを提供するために物質を変換するのに適した酵素を含み、ハウジングは、酵素に対しては非透過性である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液のｐＨを変化させる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の用途においては、溶液のｐＨを修正可能であることが望まれる。用途例としては、溶液の中で生じ、溶液のｐＨにより速度が変化する物理化学的現象、例えば、ｐＨが変化する溶液内での物質の可溶化の変動、の調整がある。他の用途例としては、ｐＨにより変化する溶液の化学的又は機械的性質の調整がある。その様な性質の例としては、溶液のオスモル濃度がある。
【０００３】
初期溶液のｐＨは、通常、初期溶液に、酸又は塩基性溶液を混ぜることにより修正できる。混合後、最終的に得られる溶液のｐＨは、初期溶液のｐＨ、追加した溶液のｐＨ、並びに、初期及び追加溶液の量に依存する値で安定する。
【０００４】
しかしながら、ある種の用途において、酸や塩基性溶液を追加することなしに、溶液のｐＨを修正可能であることが望まれる。例えば、生体液と呼ばれる、人体に含まれる溶液のｐＨについては、ｐＨ修正を実行するための人体への介入を可能な限り制限しながら、修正できることが望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、酸や塩基性溶液を追加すること無しに、溶液のｐＨを変化させる方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の他の目的は、人体に埋め込まれることを意図したｐＨを変化させる方法と、人体に埋め込まれることを意図したｐＨを変化させる装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の態様は、物質が溶解している溶剤のｐＨを変化させる装置であって、溶剤及び物質に対して透過性がある筐体壁経由で溶剤に接触する筐体を含み、前記筐体は、水素又は水酸基イオンを放出するために前記物質を変換できる酵素を含み、前記筐体壁は、前記酵素に対して透過性がない装置を提供する。
【０００８】
実施形態によると、前記物質は、Ｄ−グルコースであり、前記酵素は、前記Ｄ−グルコースの酸化により、水素イオンの放出を生じさせることができるグルコース・オキシダーゼ酵素である。
【０００９】
実施形態によると、前記物質は、Ｌ−グルコースであり、前記酵素は、前記Ｌ−グルコースの酸化により、水素イオンの放出を生じさせることができるＬ−フコース・デヒドロゲナーゼ酵素である。
【００１０】
実施形態によると、前記物質は、尿素であり、前記酵素は、尿素の分解により、水酸基イオンの放出を生じさせることができるウレアーゼ酵素である。
【００１１】
本発明の他の態様によると、上述した様なｐＨを変化させる装置と、ｐＨを変化させる前記装置に接続され、あるいは、ｐＨを変化させる前記装置の筐体に対応する、少なくとも部分的に溶剤を含む第１のチャンバであって、ｐＨを変化させる前記装置が、第１のチャンバ内のｐＨを、所定の範囲内にすることができる第１のチャンバと、前記第１のチャンバに接続されている変形可能な第２のチャンバとを含み、前記第１のチャンバは、前記第１のチャンバ内のｐＨが前記所定の範囲内であるとき、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間で溶剤の移動を可能にする手段を含んでいるアクチュエータを提供する。
【００１２】
実施形態によると、前記第１のチャンバは溶質を含み、チャンバ壁により前記第２のチャンバから分離され、前記チャンバ壁は、前記溶質に対して非透過性であり、前記溶剤に対して透過性であり、前記溶質の沈殿物の前記溶質への変換、あるいは、前記溶質の沈殿化は、前記第１のチャンバ内のｐＨが、前記所定の範囲内にあるとき、前記第１のチャンバ内の浸透圧を変化させることで促進され、前記変形可能な第２のチャンバは、浸透作用による前記第１のチャンバと前記第２のチャンバ間における前記溶剤の移動活動のもと、容量を変更可能である。
【００１３】
実施形態によると、前記第１のチャンバは溶質を含み、チャンバ壁により前記第２のチャンバから分離され、前記チャンバ壁は、前記溶質に対して非透過性であり、前記溶剤に対して透過性であり、前記溶質の沈殿物の前記溶質への変換は、前記第１のチャンバ内のｐＨが、前記所定の範囲内にあるとき、前記第１のチャンバ内の浸透圧を変化させることで促進され、前記第１のチャンバは、前記溶剤と接触することを目的とした配置であり、
前記第２のチャンバは、浸透作用により前記第１のチャンバに浸透する前記溶剤の活動のもと、その容量を増加することができる。
【００１４】
実施形態によると、前記第１のチャンバは、前記第１のチャンバ内のｐＨが、前記所定の範囲内にあるときに体積を変更することができる材料を含み、変形可能なエンベロープを取り囲む前記材料は溶剤を含み、前記第２のチャンバに接続されている。
【００１５】
本発明の他の態様は、既に記載した様なアクチュエータを含むモータであって、前記第１のチャンバは、少なくとも、部分的に変形可能であり、前記チャンバ壁で前記第２のチャンバに接続され、前記溶質の沈殿物の前記溶質への変換は、ｐＨが、所定の酸性の範囲内にあるとき促進され、前記溶質の沈殿化は、ｐＨが、所定の塩基性の範囲内にあるとき促進され、ｐＨを変化させる前記装置は、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の酸性の範囲内にすることができ、前記モータは、前記第１のチャンバに接続され、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の塩基性の範囲内にすることができる、ｐＨを変化させる装置を、さらに、含んでいるモータを提供する。
【００１６】
本発明の態様は、既に記載したアクチュエータを含むモータであって、前記第２のチャンバは、前記第２のチャンバの容量の増加を抑えるリターン手段と、前記第２のチャンバ内の浸透圧を低下させる制御手段とを備えているモータを提供する。
【００１７】
本発明の態様は、既に記載したアクチュエータを含むモータであって、前記材料は、ｐＨが、所定の酸性の範囲内にあるとき、その体積を減少させることができ、ｐＨが、所定の塩基性の範囲内にあるとき、その体積を増加させることができ、ｐＨを変化させる前記装置は、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の酸性の範囲内にすることができ、前記モータは、前記第１のチャンバに接続され、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の塩基性の範囲内にすることができる、ｐＨを変化させる装置を、さらに、含んでいるモータを提供する。
【００１８】
実施形態によると、前記第２のチャンバは、哺乳動物の空洞器官、特に、尿道、胃、肛門又は心臓を取り囲むことを意図するものであり、前記第２のチャンバの容量増加が、前記器官の圧縮の原因となる。
【００１９】
本発明の態様は、上述したｐＨを変化させる装置を含む、物質を浄化するシステムであって、前記物質を含む生体溶剤と接触し、人体内に埋め込まれることを意図したシステムを提供する。
【００２０】
本発明の態様は、上述したｐＨを変化させる装置と、前記筐体壁と前記溶剤間に配置された制御可能な第１のバルブと、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体を、ドレインに通じさせる制御が可能な第２のバルブと、前記第２のバルブが開けられ、前記第１のバルブが閉じられたとき、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体の容量を減少させて、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体の内容物をドレイン経由で排出し、前記第１のバルブが開けられ、前記第２のバルブが閉じられたとき、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体の容量を増加させて、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体に、前記筐体壁経由で、前記溶剤を吸い込ませることを、周期的に行う手段とを備えている浄化システムを提供する。
【００２１】
本発明の態様は、第１及び第２の電極を含み、ｐＨにより前記第１及び前記第２の電極で、酸化又は還元反応が生じ易い筐体と、酸化又は還元反応の一方を促進し、第１の電極でのｐＨを、所定の範囲内にすることができるｐＨを変化させる装置と、酸化又は還元反応の他方を促進し、第２の電極でのｐＨを、前記第１の範囲とは異なる第２の所定の範囲内にすることができる手段とを備えているセルを提供する。
【００２２】
実施形態によると、前記セルは、溶剤と接触して配置されることを意図し、前記手段は、前記筐体の内容物を、前記第２の電極において溶剤と通じさせることを意図したバルブに対応する。
【００２３】
実施形態によると、前記手段は、上述した様なｐＨを変化させる、さらなる装置である。
【００２４】
本発明の上記目的、特徴及び利点について、以下では図面を用い、特定の実施形態の限定しない記述により詳細に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明によるｐＨを変化させる装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】本発明によるｐＨを変化させる装置の第２実施形態を示す図である。
【図３】第１実施形態のｐＨを変化させる装置を実装する、浸透アクチュエータの形態における２つの動作ステップを示す図である。
【図４】本発明によるｐＨを変化させる第１実施形態の装置を実装する、浸透圧モータの第１形態における４つの動作ステップを示す図である。
【図５】本発明によるｐＨを変化させる第２実施形態の装置を実装する、浸透圧モータの第２形態における２つの動作ステップを示す図である。
【図６】浸透圧モータの第２形態の変化形態における２つの動作ステップを示す図である。
【図７】本発明によるｐＨを変化させる第１実施形態の装置を実装する浄化装置における２つの動作ステップを示す図である。
【図８】本発明によるｐＨを変化させる第１実施形態の装置を実装する、浸透圧モータの第３形態における４つの動作ステップを示す図である。
【図９】本発明によるｐＨを変化させる第１実施形態の装置を実装する、電気セルの第１形態における２つの動作ステップを示す図である。
【図１０】本発明によるｐＨを変化させる第１実施形態の装置を実装する、電気セルの第２形態を示す図である。
【図１１】本発明による処理方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
異なる図面においても同じ要素には同じ参照符号を使用する。明確化のため、本発明を理解するために役に立つ要素のみを図示して以下に説明を行う。
【００２７】
本発明は、ｐＨの修正が望まれる溶液での化学反応の第１系列及び第２系列の促進を提供し、化学反応の第１系列は溶液のｐＨを減少させ、化学反応の第２系列は、溶液のｐＨを増加させる。
【００２８】
Ｈ＋イオンの形成を導く総ての反応は、ｐＨを減少させ、第１系列の反応に適している。特に、グルコン酸（Ｈ＋イオンを放出しやすい）及び過酸化水素をもたらす、Ｄ−グルコース又はグルコースのＤ立体異性体の、グルコース・オキシダーゼ酵素による酸化がその様な例である。過酸化水素は、さらに、Ｈ＋イオンを提供するために、カタラーゼ酵素又はペルオキシダーゼ酵素により分解可能である。実行される反応を以下に示す。
【００２９】
【化１】
【００３０】
反応の第１系列は、Ｌ−グルコース又はグルコースのＬ立体異性体の、Ｌ−フコース・デヒドロゲナーゼ酵素による酸化であっても良い。実行される反応を以下に示す。
【００３１】
【化２】
【００３２】
ここで、化合物ＮＡＤＰは、ニコチンアミド・アデニン・ジヌクレオチドリン酸であり、ＮＡＤＰＨは、還元された同じ化合物である。
【００３３】
溶液を塩基性化する本発明で実行される反応の第２系列は、ウレアーゼ酵素による尿素の分解とすることができ、アンモニウム・イオンＮＨ４＋と、水酸基イオンＯＨ−を形成し、よって、ｐＨが増加する。実行される反応を以下に示す。
【００３４】
【化３】
【００３５】
反応（１）及び（３）は、血糖中のグルコースであるＤ−グルコースと尿素を通常含んでいる生体液に対して直接実行可能であるという利点を有している。反応（２）は、通常、ＮＡＤＰ化合物を含んでいる生体液に対して容易に実行可能である。Ｌ−グルコースを、単に、生体液に加えることのみが必要である。
【００３６】
図１は、本発明によるｐＨを変化させる装置１０の第１実施形態を示している。装置１０は、例えば生体液といった、修正が望まれるｐＨである溶液内に配置される。装置１０は、堅固な筐体１２と、バルブ１４とを有し、バルブ１４が開けられたとき、筐体１２の内容物は、外部の溶液と通じ合うことになる。装置１０は、図示しない、所定範囲内のｐＨを有する溶液を必要とする操作を行うシステムに結合できる。このため、装置１０は、バルブ１６を有し、バルブ１６が開けられたとき、筐体１２の内容物は、供給システムに通ずることになる。装置１０は、バルブ１４と筐体１２の間に配置された膜１８と、バルブ１６と筐体１２の間に配置された膜２０を有している。膜１８及び２０は、通常、ダルトンで表現される、所定のカットオフ閾値を有し、カットオフ閾値より実質的に小さい分子量を有する粒子を通過させる。
【００３７】
筐体１２に含まれる溶液の酸性化が望まれるとき、例えば、反応（１）によるグルコース酸化を筐体１２内において促進することができる。このため、装置１０は、例えば、生体液といったＤ−グルコースを含む溶液内に置かれ、グルコース・オキシダーゼ酵素と、カタラーゼ又はペルオキシダーゼ酵素が、筐体１２内に置かれる。膜１８及び２０は、グルコース・オキシダーゼ酵素と、カタラーゼ又はペルオキシダーゼ酵素が筐体１２内に留まる様な、カットオフ閾値を有している。さらに、膜１８は、グルコースを通過させるために十分高いカットオフ閾値を有している。例として、膜１８及び２０は、数百ダルトンのオーダのカットオフ閾値を有している。
【００３８】
本発明による装置１０の第１動作例として、ｐＨを減少させる動作について説明する。まず、バルブ１６は閉じられ、バルブ１４は開けられており、Ｄ−グルコースが筐体１２内に拡散可能となっている。その後、バルブ１４は閉じられる。筐体１２に含まれるＤ−グルコースは、Ｈ＋イオン及びグルコン酸を供給するため、既に説明した反応（１）に従い酸化される。よって、筐体１２に含まれる溶液のｐＨは減少する。得られた酸性溶液は、バルブ１６を開けることにより、筐体１２に接続されているシステムにより利用可能である。出願人は、人体の平均的なグルコース濃度に対応する、５．５ｍｍｏｌ／ｌの初期濃度のＤ−グルコースと、初期ｐＨが７である１ｍｇ．ｍｌ−１の濃度のグルコース・オキシダーゼ酵素、つまり、４７ユニットの水溶液で、筐体１２において、１時間後にｐＨ５、３時間後にｐＨ３．５を得た。
【００３９】
グルコース酸化により得られるグルコン酸は、溶解した物質と共に、塩又はグルコン酸塩を形成しがちである。装置１０に接続するシステムに浸透するグルコン酸塩を望まない場合、バルブ１６が開けられたとしても、筐体１２内にグルコン酸塩を留まらせるために十分低いカットオフ閾値を持つように膜２０は選択される。膜２０のカットオフ閾値は、１００ダルトンのオーダである。バルブ１４を次に開けたとき、グルコン酸塩が、筐体１２の外に拡散する。装置１０を人体内に置く医療への応用の場合、Ｄ−グルコースの酸化の結果生じるフリー・ラジカルの人体への放出を防ぐために、カタラーゼ又はペルオキシダーゼ酵素を膜１８に配置することが望まれる。さらに、グルコン酸塩は、腎臓により自然と排出されるので、グルコン酸塩の人体への放出は危険ではない。
【００４０】
溶液の酸性化操作のために、膜１８及び２０により保持されたＬ−フコース・デヒドロゲナーゼ酵素が筐体１２内に配置される。装置１０は、Ｌ−グルコースを含む溶液内に置かれ、既に説明したのと同じ操作が行われる。人間の生体液は、本来、Ｌ−グルコースを含んではいない。装置１０が人体内に置かれる場合、例えば、静脈注射といった、Ｌ−グルコースを生体液に追加するステップが設けられる。
【００４１】
本発明の第１実施形態による装置１０は、ｐＨを増加させるためにも使用できる。装置１０は、例えば、生体液といった尿素を含む溶液内に配置され、反応（３）による尿素のアンモニア及び炭酸への分解が筐体１２内で促進される。アンモニアは、水と反応してアンモニウム・イオンを生成するので、ｐＨが増加する。このため、ウレアーゼ酵素が筐体１２内に置かれる。この場合、膜１８及び２０は、筐体１２内にウレアーゼ酵素を留まらせるために十分低いカットオフ閾値を持つ。さらに、膜１８は、６０ｇ／ｍｏｌの分子量を有する尿素を通過させるために、十分高いカットオフ閾値を持つ。例えば、膜１８は、数百ダルトンのカットオフ閾値を持つ。装置１０の操作サイクルは、既に説明したものと同じである。出願人は、人体の平均的な尿素の濃度である３ｍｍｏｌ／ｌで、初期ｐＨが７の溶液で、筐体１２内において、２時間以内にｐＨ８．２を、１夜後にｐＨ９．２を得た。本発明による装置１０が人体内に置かれる医療への応用の場合、反応（３）により生じる二酸化炭素は、自然と吐き出される。さらに、反応（３）により生じるアンモニウム・イオンは、肝臓で代謝される。
【００４２】
図２は、本発明によるｐＨを変化させる装置２２の第２実施形態を示している。装置２２は、例えば、透析法で利用されるタイプの半透過壁を有する中空ファイバの束２６で形成される筐体２４を有している。例えば、各ファイバの直径は、２００μｍのオーダである。ファイバ束２６の第１の端部は、例えば、接着領域３０を通して、第１の接続リング２８により維持されている。リング２８は、プラグ３４で閉じられる開口３２を有している。ファイバ束２６の第２の端部は、接着領域３８を通して、第２の接続リング３６により維持されている。第２のリング３６は、プラグ４２で閉じられる開口４０を有している。
【００４３】
装置２２は、ｐＨを修正することが望まれる溶液内に浸されることを目的としている。ファイバの直径及び長さは、装置２２が浸される溶液とファイバ束２６との間の所望の交換面領域に合わせられる。ｐＨを減少させたい場合、グルコース・オキシダーゼと、カタラーゼ又はペルオキシダーゼ酵素が、開口３２、４０経由でファイバ２６内に置かれ、その後、開口３２、４０は、プラグ３４、４２により閉じられる。ファイバ２６の壁は、Ｄ−グルコース及びグルコン酸塩を通過させるが、グルコース・オキシダーゼ酵素と、カタラーゼ又はペルオキシダーゼ酵素を通過させず、ファイバ束２６内に留まらせるカットオフ閾値を有している。ｐＨを増加させたい場合、ウレアーゼ酵素が、開口３２、４０経由でファイバ２６内に置かれ、その後、開口３２、４０は、プラグ３４、４２により閉じられる。ファイバ２６の壁は、尿素を通過させるが、ウレアーゼ酵素を通過させず、ファイバ束２６内に留まらせるカットオフ閾値を有している。
【００４４】
生体液を酸性にするために、装置２２が人体内に埋め込まれるとき、グルコース・オキシダーゼ酵素はファイバ束２６内で自由に移動可能とする一方、カタラーゼ又はペルオキシダーゼ酵素は、好ましくは、ファイバ２６の内部の壁に固定される。その様な配置は、Ｄ−グルコース・オキシダーゼ酵素によるグルコースの分解により生成されたフリー・ラジカルが、ファイバ２６の壁を通過して生体液に拡散することを防止することができる。
【００４５】
装置１０又は装置２２が、Ｄ−グルコースの酸化を実行し、溶液を酸性にするために利用される場合、溶液に含まれるＤ−グルコースの部分の抑圧が同時に可能となる。実際、筐体１２又はファイバ束２６内で実行される反応（反応（１））は、グルコースのグルコン酸への変換を生じ、グルコン酸は、グルコン酸塩を提供する。その様な装置１０（又は２２）は、通常、Ｉ型又はＩＩ型糖尿病や、肥満に通常関連する過度のＤ−グルコースを抑えるために、人体内に埋め込むことができる。装置１０（又は２２）を埋め込むための幾つかの位置が想定できる。例えば、装置１０（又は２２）は、腹膜又は脂肪細胞周囲の空間に置くことができる。腹膜に近い埋め込みは、豊富な脈管化や、高いＤ−グルコース濃度という利点がある。脂肪質空間への埋め込みは、炎症反応の危険を減少させる。装置１０（又は２２）は、医療トロカールで実行される穿刺による、筋肉への埋め込みであっても良い。
【００４６】
人体に埋め込まれると直ぐに、本発明による装置２２は、日々、ある量のＤ−グルコースをグルコン酸塩に変換し、グルコン酸塩は、腎臓により自然と除去される。装置１０は、バルブ１４、１６を制御することにより、グルコン酸塩に変換されるＤ−グルコースの量を制御することが可能である。必要に応じ、筐体１２（ファイバ２６）内に含まれる酵素の量を更新するために、バルブ１４、１６（開口３２、４０）経由で、筐体１２（ファイバ２６）の中身にアクセスすることが可能である。化学療法に通常使用される埋め込み可能なチャンバは、この更新を実行するために、非常に簡単な経皮的穿刺が可能である。これは、低い酵素活性を克服することを可能にする。さらに、筐体１２（ファイバ２６）の中身へのアクセスは、消費されるグルコースの量を制御するために酵素の数を調整することも可能にする。
【００４７】
図３Ａ及び３Ｂは、本発明によるｐＨを変化させる装置１０の第１実施形態を実装する、浸透アクチュエータ５０の形態を示している。浸透アクチュエータ５０は、溶剤で満たされた、水漏れしない変形可能なエンベロープ５２を含み、エンベロープ５２は、バルブ１６で装置１０に接続されている。エンベロープ５２は、さらに、円筒体５６に膜５４経由で接続され、円筒体５６の中ではピストン５８がスライド可能となっている。ピストン５８及び円筒体５６が、拡張チャンバ６０を構成している。エンベロープ５２は、固定したハウジング６４内に配置され、ハウジング６４は、それがきつい場合、エンベロープ５２とハウジング６４との間に設置されるかもしれないバキュームにより、エンベロープ５２の変形が邪魔されないように穴を開けても良い。
【００４８】
拡張チャンバ６０は、溶剤内で溶解し、浸透圧的に活性であり、エンベロープ５２内部と浸透圧的にバランス可能な濃度で、物質Ａを含む。膜５４は、物質Ａをブロックするために、十分低いカットオフ閾値を有する。例えば、物質Ａは、デキストランである。ｐＨを変化させる装置１０は、既に説明した、含んでいる溶液を塩基性化することが可能なタイプである。エンベロープ５２は、浸透圧的に活性な物資Ｚを含んでいる。膜５４は、物質Ｚをブロックするために、十分低いカットオフ閾値を有している。例えば、物質Ｚは、酸性のｐＨで水に溶解し、塩基性のｐＨで水に溶解しないキトサンである。この様に、溶液のｐＨの変動は、溶解した分子の数を変動させ、それに応じて、溶液のオスモル濃度が変動する。
【００４９】
本発明による浸透アクチュエータ５０の動作について説明する。これは、単一ストローク・アクチュエータである。
【００５０】
図３Ａは、アクチュエータ動作前の、浸透アクチュエータ５０の状態を示している。バルブ１６は閉じられている。エンベロープ５２は最大容量である一方、拡張チャンバ６０は最小容量である。物質Ａ及びＺの濃度は、拡張チャンバ６０内とエンベロープ５２内の浸透圧がバランスする様にまず選択され、ピストン５８はアイドル状態である。アクチュエータが動作する前に、ｐＨを変化させる装置１０が既に述べた様に制御され、その結果、筐体１２は塩基性水溶液を含んでいる。
【００５１】
浸透アクチュエータ５０の動作が望まれると、バルブ１６が開けられる。筐体１２内に含まれているＯＨ−イオンがエンベロープ５２内に拡散し、エンベロープ５２に含まれる溶剤のｐＨが増加する。エンベロープ５２内のｐＨが所定値まで増加したとき、バルブ１６が閉じられる。物質Ｚの沈殿が促進される。エンベロープ５２内の浸透圧が、変化しない拡張チャンバ６０内の浸透圧に対して減少する。エンベロープ５２から拡張チャンバ６０への膜５４を通過しての溶剤の移動がこの様に生じ、これにより、ピストン５８の移動が生じる。ピストン５８は、上昇状態になる。
【００５２】
図３Ｂは、ピストン５８の上昇が終了した時点での、浸透アクチュエータ５０の状態を示している。拡張チャンバ６０は最大容量である。ピストン５８は、機械的な力の伝達が望まれる外部要素に接続できる。
【００５３】
アクチュエータ５０の上述した例において、装置１０は、含んでいる溶液を塩基性化するタイプであった。しかしながら、アクチュエータ５０は、含んでいる溶液を酸性化できる装置１０を実装することもできる。この場合、図３Ｂに示す様に、初期状態において、拡張チャンバ６０は最大容量であり、エンベロープ５２は最小容量である。バルブ１６が開けられたとき、エンベロープ５２内の溶剤のｐＨと拡張チャンバ６０が減少し、エンベロープ５２内に存在する物質Ｚの可溶化が進行する。エンベロープ５２内の浸透圧が、変化しない拡張チャンバ内の浸透圧に対して増加する。この様に、拡張チャンバ６０からエンベロープ５２への膜５４を通過しての溶剤の移動が生じ、吸引力により、ピストン５８の移動が生じる。ピストン５８は、図３Ａに示す様に、拡張チャンバ６０が最小容量となるまで下降する。
【００５４】
アクチュエータ５０の応用例は、人体の空洞（例えば動脈）内にスライドさせ、それを開き続けさせるため、小さなばね又はステントに対応するエンドプロテーゼに関するジョイントの膨張である。実際、ステントを含む空洞の不要な変形に対し、ステント端部にて緊張を維持するために、ジョイントを、ステントの端部に設けることができ、ステントを実装した後に、アクチュエータ５０により膨張させることができる。
【００５５】
図４Ａから４Ｄは、本発明による浸透圧モータ７０の第１形態を示している。浸透圧モータ７０は、図３Ａ及び３Ｂに示すアクチュエータ５０のある要素を含み、同じ参照符号が使用されている。リターン手段７２は、例えば、ばねであり、ピストン５８に、アイドル位置に復帰させることを目的としたけん引力を及ぼす。モータ７０は、符号１０及び１０´で示す、ｐＨを変化させる２つの装置を含んでいる。以下の説明において、ダッシュ付きの参照符号は、ｐＨを変化させる装置１０の要素と区別するために、ｐＨを変化させる装置１０´の要素に使用する。エンベロープ５２は、バルブ１６´で装置１０´に接続されている。装置１０は、含む溶液のｐＨを減少させることが可能なタイプであり、装置１０´は、含む溶液のｐＨを増加させることが可能なタイプである。
【００５６】
エンベロープ５２は、既に説明した様に、Ｈ＋イオンの存在で可溶化し易い物質Ｚを含み、ＯＨ−イオンの存在により、物質Ｚの沈殿による逆反応が生じ易い。浸透アクチュエータ５０で既に説明した様に、拡張チャンバ６０は、浸透圧的に活性であり、溶剤内で溶解する物質Ａを含む。膜５４は、物質Ａ及びＺの通過を防ぐために、十分低いカットオフ閾値を有している。
【００５７】
本発明によるモータ７０の動作サイクルを以下に説明する。
【００５８】
図４Ａは、サイクルの開始時のモータ７０を示している。エンベロープ５２は最大容量であり、チャンバ６０は最小容量である。物質Ａ及びＺの初期濃度は、拡張チャンバ６０及びエンベロープ５２内の浸透圧がバランスする様に選択され、ピストン５８はアイドル状態である。現在説明しているバルブ１６及び１６´を開けるサイクルの間、装置１０、１０´は、筐体１２、１２´が所望のｐＨとなる様に制御される。
【００５９】
バルブ１６が閉じられ、バルブ１６´が開けられる。ＯＨ−イオンがエンベロープ５２内に広まり、エンベロープ５２及び拡張チャンバ６０に含まれる溶剤のｐＨが増加する。エンベロープ５２のｐＨが所望の値まで増加したとき、バルブ１６´が閉じられる。物質Ｚの沈殿が促進される。エンベロープ５２内の浸透圧が、変化のない拡張チャンバ６０内の浸透圧に対して減少する。この様に、エンベロープ５２から拡張チャンバ６０への、膜５４を通過しての溶剤の移動が生じ、これにより、ピストン５８の移動が生ずる。ピストン５８は、上昇状態となる。
【００６０】
図４Ｂは、ピストン５８の上昇が終了した時点でのモータ７０を示している。チャンバ６０は、よって、最大容量である。
【００６１】
図４Ｃにおいて、筐体１２の内容物とエンベロープ５２の内容物が通じるように、バルブ１６が開けられている。Ｈ＋イオンが、エンベロープ５２内に広まり、エンベロープ５２及び拡張チャンバ６０に含まれる溶剤のｐＨが減少する。ｐＨが十分に酸性となったときに、バルブ１６が閉じられる。物質Ｚの可溶化が促進され、よって、エンベロープ５２内の、溶解した浸透圧的に活性である粒子の数が増加する。エンベロープ５２内の浸透圧が増加するにつれ、拡張チャンバ６０からエンベロープ５２への、膜５４を通過しての新たな溶剤の移動が生じる。ばね７２の作用は、拡張チャンバ６０からの溶剤の排出を促進することである。しかしながら、ばね７２は省略でき、この場合、ピストン５８は、吸引力のみで移動する。ピストン５８は、下降状態となる。
【００６２】
図４Ｄは、ピストン５８の下降が終了した時点でのモータ７０を示し、１サイクルの終わりである。エンベロープ５２及び拡張チャンバ６０内の物質Ｚ及びＡのそれぞれの濃度は、サイクル開始時の濃度と実質的に同一である。
【００６３】
図５Ａ及び５Ｂは、本発明によるｐＨを変化させる第２実施形態の装置２２を実装する浸透圧モータ７５の第２形態と、浸透圧モータ７０のある要素を示している。モータ７５は、符号２２及び２２´で示す、ｐＨを変化させる２つの装置を含んでいる。以下の記述において、ダッシュ付きの参照符号は、ｐＨを変化させる装置２２の要素と区別するために、ｐＨを変化させる装置２２´の要素に使用する。ｐＨを変化させる各装置２２、２２´は、プラグ３４の代わりの膜５４、５４´で拡張チャンバ６０と通じている。さらに、ｐＨを変化させる装置２２は堅固な筐体６７に含まれており、筐体６７は接続リング２８及び３６と接続し、ｐＨを変化させる装置２２´は堅固な筐体６７´に含まれており、筐体６７´は接続リング２８´及び３６´と接続している。バルブ６９、６９´が筐体６７、６７´に設けられている。筐体６７、６７´は、半透過性のエンベロープ７１に含まれ、エンベロープ７１は、円筒体５６と、ｐＨを変化させる装置２２、２２´の接続リング３６、３６´に接続されている。円筒体５６は排出バルブ７３を有し、排出バルブ７３は、膜７６経由で、拡張チャンバをモータ７５の外部に接続している。
【００６４】
例えば、装置２２´は、既に説明した反応（１）により、溶液のｐＨを減少させることが可能なタイプであり、ファイバ２６´にはグルコース・オキシダーゼ酵素が配置されている。装置２２は、既に説明した反応（３）により、溶液のｐＨを増加させることが可能なタイプであり、ファイバ２６にはウレアーゼ酵素が配置されている。
【００６５】
既に述べた様な化合物Ｚは、酸性媒体内で可溶化し易く、エンベロープ７１内に配置される。ファイバ２６のカットオフ閾値は、物質Ａ及びＺとウレアーゼ酵素の通過を防ぐことを可能にする値である。膜５４のカットオフ閾値は、ウレアーゼ酵素の通過を防ぐが、物質Ａは通過させる値である。さらに、ファイバ２６´のカットオフ閾値は、物質Ａ及びＺとグルコース・オキシダーゼ酵素の通過を防ぐことを可能にする値である。膜５４´のカットオフ閾値は、グルコース・オキシダーゼ酵素の通過を防ぐが、物質Ａは通過させる値である。エンベロープ７１のカットオフ閾値は、物質Ｚの通過を防ぐことを可能にする値である。膜７６のカットオフ閾値は、物質Ａの通過を防ぐことを可能にする値である。
【００６６】
通常の動作において、モータ７５は、グルコース及び尿素を含む溶液中に置かれる。ファイバ２６´のカットオフ閾値は、グルコースの通過を可能とするために十分高い値であり、ファイバ２６のカットオフ閾値は、尿素の通過を可能とするために十分高い値である。さらに、エンベロープ７１のカットオフ閾値は、溶剤、グルコース、尿素の通過を可能とするために十分高い値である。物質Ａ及びＺの初期濃度は、拡張チャンバ６０内とエンベロープ７１内の浸透圧がバランスする様に選択され、ピストン５８はアイドルである。
【００６７】
モータ７５の動作サイクルについて以下に説明する。
【００６８】
図５Ａは、サイクル開始時点でのモータ７５を示している。ピストン５８はアイドル位置であり、拡張チャンバ６０の容量は最小である。排出バルブ７３は閉じられており、バルブ６９´は閉じられており、バルブ６９は開けられている。モータ７５が尿素を含む溶液内に置かれると直ぐに、尿素はエンベロープ７１を通過し、ファイバ２６内に広がる。尿素の分解はＯＨ−イオンを供給し、ＯＨ−イオンは、エンベロープ７１内に広がる。エンベロープ７１内のｐＨの増加は、物質Ｚの沈殿を促進し、エンベロープ７１内の浸透圧を低下させる。浸透圧の変動が、エンベロープ７１からファイバ２６を経由して拡張チャンバ６０に至る液体の流れを作り出し、これにより、ピストン５８が移動する。ピストン５８の移動は、ばね７２を伸ばし、これにより機械的な力の保存が可能になる。
【００６９】
図５Ｂにおいて、拡張チャンバ６０は、最大限に拡張している。バルブ６９は、その後、閉じられ、バルブ６９´が開けられる。さらに、排出バルブ７３が開けられる。拡張チャンバ６０内の圧力が大気圧と等しくなる。ばね７２が、ピストン５８をアイドル位置に引き戻し、これにより、排出バルブ７３経由で、拡張チャンバ６０から周囲に溶剤が出される。ばね７２に保存されていた機械的力がこの様に回収される。さらに、バルブ６９´が開けられ、グルコースがファイバ２６´に浸透する。グルコースの分解はＨ＋イオンを供給し、Ｈ＋イオンはエンベロープ７１内に広がる。エンベロープ７１内のｐＨの減少は、物質Ｚの可溶化を促進し、物質Ｚの濃度を、サイクル開示時点のものに戻すことを可能にする。バルブ７３は、最後に閉じられ、モータのストロークが終了する。
【００７０】
本形態において、拡張チャンバ６０は、内部でピストン５８がスライドする円筒体５６により画定される。本発明によるモータ７５の利用形態により、拡張チャンバ６０は異なるものとすることができる。
【００７１】
図６Ａ及び６Ｂは、前の形態におけるモータ７５の拡張チャンバ６０の、他の構造を実装する浸透圧モータ７５´を示している。この変形例によると、拡張チャンバ６０は、エア・チューブの様に、内部エンベロープ７７と外部エンベロープ７８との間で画定される空間に相当する。内部エンベロープ７７は、変形及び拡張可能であり、変形体７９を取り囲んでいる。外部エンベロープ７８は、柔らかく、広げられないものである。外部エンベロープ７８は、内部エンベロープ７７に近く、円筒体５６に接続されている。例えば、本発明による浸透圧モータ７５´の医療への応用において、変形体７９は、胃、尿道、肛門、心臓の様な、人体の空洞器官であり、エンベロープ７７、７８は、空洞器官を取り囲むビード形状の拡張チャンバ６０である。浸透圧モータは、（空洞器官が尿道又は肛門であるとき）人工的括約筋、あるいは、（空洞器官が胃であるとき）調整可能な胃バンドの動力として振る舞う。
【００７２】
本変形例における、モータ７５´の動作サイクルについて以下に説明する。
【００７３】
図６Ａは、サイクル開始時点でのモータ７５´を示している。拡張チャンバ６０の容量は最小であり、変形体７９は最大限に拡張し、尿道若しくは肛門管、又は、胃が最大に開いている状態や、心臓拡張期に対応する。排出バルブ７３は閉じられており、バルブ６９´は閉じられており、バルブ６９は開けられている。ウレアーゼ酵素が尿素の分解を促進し、エンベロープ７１内のｐＨが増加し、物質Ｚの沈殿が促進される。浸透作用が、拡張チャンバ６０への溶剤の導入の原因となる。内部エンベロープ７７は、変形体７９を変形し、圧縮する。
【００７４】
図６Ｂにおいて、変形体７９は、最大限に圧縮され、これは、閉じた尿道若しくは肛門管、又は、最小になっている胃、あるいは、収縮している心臓に対応している。その後、バルブ６９´が開けられ、バルブ６９が閉じられる。排出バルブ７３を開けることで、溶剤が拡張チャンバ６０から排出され、これにより、変形体７９の拡張が可能になり、サイクルが終了する。
【００７５】
本発明の他の変形例によると、拡張チャンバは、ファイバを囲む、追加の、弾性的なエンベロープで形成され、それは、例えば、螺旋状に配置され、円筒体５６の端部で接続される。溶剤が、ファイバに浸透したとき、ファイバは、まっすぐになり、弾性的なエンベロープを変形させる。バルブ７３を開けることで、ファイバ内の圧力が減少し、追加のエンベロープが初期形状に回復する。
【００７６】
本発明の他の変形例によると、ｐＨを変化させる装置は、柔らかい管により変形可能なチャンバに接続可能である。これは、ｐＨを変化させる装置に含まれる酵素により、利用している物質（例えば、グルコース又は尿素）が溶解される溶剤の供給に適した環境に、ｐＨを変化させる装置を有利に配置することを可能にし、拡張チャンバを、機械的な力の利用を望む場所に設置することを可能にする。医療への応用において、ｐＨを変化させる装置は、脂肪組織又は血管網に配置される。後者の場合、ファイバが中空管を形成するために配列され、血液といった流体の流れを可能にする円筒空間の中心に置かれる。接続リングは円環状であり、血管の壁に置かれる。円環接続リングの１つは、血管に穴を開ける柔らかい導管により拡張チャンバに通じている。
【００７７】
図７Ａ及び７Ｂは、本発明の第１実施形態によるｐＨを変化させる装置１０の変形例を示している。この変形例によると、筐体１２内でスライドできるピストン８１が筐体１２内に設けられている。ピストン８１は、例えば、図４Ａから４Ｄを使用して説明した浸透圧モータ７０といった、モータ（Ｍ）８２により駆動される。参照符号８４は、ピストン８１とモータ８２の接続要素を示し、例えば、リターン手段である。ピストン８１及び筐体１２は、可変容量のチャンバ８６を形成する。ドレイン８８は、バルブ１６に接続される。
【００７８】
チャンバ８６での特別な反応は、尿素の分解によるｐＨの増加である（反応（３））。ウレアーゼ酵素が、チャンバ８６に配置される。膜１８、２０は、ウレアーゼ酵素をチャンバ８６に留まらせることを可能にするカットオフ閾値を有している。装置８０は、ｐＨ増加と共に、装置８０がその中に配置される溶液から、過度の尿素を取り除くためにも利用される。
【００７９】
本発明による装置８０の動作サイクルを以下に説明する。
【００８０】
図７Ａは、サイクル開始時点での装置８０を示している。チャンバ８６の容量は最大であり、バルブ１４は開けられており、バルブ１６は閉じられている。チャンバ８６に含まれる溶液は、装置８０がその中に配置される溶液に実質的に対応している。バルブ１４が、その後、閉じられる。チャンバ８６内で尿素の分解反応が生じ、よって、チャンバ８６に含まれる溶液のｐＨが増加する。モータ８２が、その後、ピストン８１を移動させるために作動され、よって、チャンバ８６の容量が減少する。ピストン８１の移動の間、バルブ１６が開けられ、これにより、チャンバ８６内に含まれる溶液が、ダクト８８経由で排出される。
【００８１】
図７Ｂは、ピストン８１の上昇状態が終了した時点での装置８０を示している。チャンバ８６は最小容量である。バルブ１６は、その後、閉じられる。その後、ピストン８１を移動させるためにモータ８２が作動され、これにより、チャンバ８６の容量が増加する。ピストン８１の移動の間、バルブ１４は開けられ、装置８０がその中に配置されている溶液の、チャンバ８６への吸引力が生じる。チャンバ８６が最大容量になったとき、サイクルが終了する。
【００８２】
この様な装置８０は、過度の尿素を取り除くために、人体に埋め込むことができる。尿素の分解に得られるアンモニウム・イオンは、マグネシウム、カルシウム及びカリウムの様な元素と反応し易く、固形の化合物を形成する。装置８０内の外側から生体液への、その様な固形化合物の拒絶反応のために、これは望まれないかもしれない。このため、ドレイン８８は、尿素の分解により生じる廃棄物を受け取るのに適した領域、例えば、結腸に接続される。
【００８３】
図８Ａから８Ｄは、本発明による浸透圧モータ９０の第３形態を示している。浸透圧モータ９０は、図４Ａから４Ｄに示す、第１形態の浸透圧モータ７０のある要素を含み、それらには、同じ参照符号を使用する。
【００８４】
浸透圧モータ７０と比較して、エンベロープ５２及び膜５４は、もはや存在しない。ハウジング６４は、ｐＨにより体積を変化させることができる高分子ゲル９２を含んでいる。例えば、それは、Ｙ．Ｏｓａｄａ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｇｅｌｓ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ， Ｙｏｓｈｉｈｉｔｏ Ｏｓａｄａ ａｎｄ Ａｌｅｘｉ Ｒ． Ｋｈｏｋｈｌｏｖ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ Ｉｎｃ．， ２００１， ４００ ｐ．）に記載されている、ｐＨの増加により体積が増加するといった、ｐＨにより可逆な高分子ゲルである。堅固なエンベロープ９４は、ハウジング９２内に配置され、拡張チャンバ６０と通じている。エンベロープ９４と拡張チャンバ６０は、例えば、水溶液といった溶剤で満たされている。
【００８５】
モータ９０の動作サイクルについて以下に説明する。
【００８６】
図８Ａは、サイクルの開始時のモータ９０を示している。ゲル９２は最小体積である。エンベロープ９４は最大容量であり、チャンバ６０は最小容量である。現在説明しているバルブ１６及び１６´を開けるサイクルと並行して、装置１０、１０´は、筐体１２、１２´内の溶液が所望のｐＨとなる様に制御される。
【００８７】
バルブ１６が閉じられ、バルブ１６´が開けられる。ＯＨ−イオンがハウジング６４に広まり、よって、ｐＨが増加する。ゲル９２の体積はその後膨張し、エンベロープ９４を圧縮する。エンベロープ９４のｐＨが所望の値まで増加したとき、バルブ１６´が閉じられる。エンベロープ９４の容量減少は、エンベロープ９４から拡張チャンバ６０への溶剤の移動を生じさせ、これにより、ピストン５８が移動する。ピストン５８は、上昇状態となる。
【００８８】
図８Ｂは、ピストン５８の上昇が終了した時点でのモータ９０を示している。チャンバ６０は、よって、最大容量である。
【００８９】
図８Ｃにおいて、筐体１２の内容物とハウジング６４の内容物が通じるように、バルブ１６が開けられている。Ｈ＋イオンが、ハウジング６４内に広まり、ハウジング６４内のｐＨが減少する。ｐＨが十分に酸性となったときに、バルブ１６が閉じられる。その後、ゲル９２の体積減少が促進され、これにより、エンベロープ９４の容量が増加する。拡張チャンバ６０からエンベロープ９４への、新たな溶剤の移動が生じる。ばね７２の作用により、拡張チャンバ６０からの溶剤の排出が促進される。しかしながら、ばね７２は省略でき、この場合、ピストン５８は吸引力のみで移動する。ピストン５８は、下降状態となる。
【００９０】
図８Ｄは、ピストン５８の下降が終了した時点でのモータ９０を示し、１サイクルの終わりである。
【００９１】
ｐＨにより体積が変化するゲル９２の利用は、単一ストローク・アクチュエータを形成するために実装できる。例えば、モータ９０と比較し、装置１０´のみが存在する。アクチュエータの動作は、既に説明した、図８Ａ及び８Ｂに関するモータ９０のものと同一である。他の例によると、モータ９０と比較して、装置１０のみが存在する。アクチュエータの動作は、既に説明した、図８Ｃ及び８Ｄに関するモータ９０のものと同一である。
【００９２】
既に説明したアクチュエータと、浸透圧モータ７０、９０の変形例によると、膜２０、２０´及び５４は、筐体１２、１２´の内容物とハウジング６４の内容物、あるいは、エンベロープ５２の内容物と拡張チャンバ６０の内容物との間の交換表面領域の増加が望まれるのであれば、ファイバ束又は同様のシステムに置換できる。
【００９３】
図９Ａ及び９Ｂは、本発明によるｐＨを変化させる第１実施形態の装置を実装するセル１００の第１形態を示している。セル１００は、生体液内で動作するためのものである。セル１００は、堅固な筐体１０２を含み、筐体１０２は、互いに通じ合う２つの領域１０４、１０６を有している。バルブ１０８が開けられたとき、領域１０４側において、筐体１０２内の内容物は外部溶液と通じ合う。バルブ１１０が開けられたとき、領域１０６側において、筐体１０２内の内容物は外部溶液と通じ合う。セル１００は、バルブ１０８と筐体１０２の間に配置された膜１１２と、バルブ１１０と筐体１０２の間に配置された膜１１４とを含んでいる。
【００９４】
セル１００は、領域１０４に配置されたｐＨを変化させる第１の装置１０を含み、第１の装置１０は、図１に示すものに対してバルブ１４及び１６が同化し、膜１８、２０が同化している。さらに、セル１００は、領域１０６に配置された、ｐＨを変化させる第２の装置を含んでいる。以下の説明において、ダッシュ付きの参照符号は、ｐＨを変化させる第１の装置１０の要素と区別するために、ｐＨを変化させる装置の要素に使用する。装置１０及び１０´は、含む溶液のｐＨを減少させることが可能なタイプである。例えば、装置１０、１０´は、既に説明した反応（１）により、筐体１２、１２´に含まれる溶液の酸性化が可能なものである。
【００９５】
導体素子１２０は、セル１００により電力が加えられることを意図した負荷Ｃ経由で、筐体１０２の領域１０４と、筐体１０２の領域１０６を接続している。導体素子１２０は、電極１２２まで続き、電極１２２は、例えば、水酸化鉄Ｆｅ（ＯＨ）３で生成されて筐体１０２の領域１０４にあり、筐体１０２の領域１０６には水酸化鉄電極１２４がある。
【００９６】
セル１００は、例えば、生体液といったＤ−グルコースを含み、実質的に中性、あるいは、少しだけ酸性又は塩基性のｐＨの溶液内に置かれる。膜１１２、１１４は、Ｄ−グルコース及びグルコン酸塩を通過させることができる。しかしながら、膜１１２、１１４は、正イオンを通過させない。このため、膜１１２、１１４は、正に帯電されるかもしれない。正に帯電した膜は、例えば、ＡＳＴＯＭ社による技術により得ることができる。膜１１２、１１４は、この様に、水酸基イオンＯＨ−や、重炭酸塩イオンＨＣＯ３−の様な、小さいサイズの負イオンを通過させる。
【００９７】
変形例によると、膜２０、２０´、１１２及び１１４は、筐体１２、１２´の内容物とハウジング１０２の内容物、あるいは、ハウジング１０２の内容物と周囲との間の交換表面領域の増加が望まれるのであれば、ファイバ束又は類似システムに置換できる。さらに、バルブ１０８と同じ様に制御される幾つかのバルブ（及び対応する膜）を、領域１０４においてハウジング１０２に分散配置できる。同様に、バルブ１１０と同じ様に制御される幾つかのバルブ（及び対応する膜）を、領域１０６においてハウジング１０２に分散配置できる。さらに、バルブ１４と同じ様に制御される幾つかのバルブ（及び対応する膜）を、装置１０の筐体１２に分散配置できる。同様に、バルブ１４´と同じ様に制御される幾つかのバルブ（及び対応する膜）を、装置１０´の筐体１２´に分散配置できる。
【００９８】
図９Ａは、セル１００の第１動作段階を示している。バルブ１０８は開けられ、バルブ１１０は閉じられている。さらに、バルブ１４は閉じられ、バルブ１４´は開けられている。この様に、Ｄ−グルコースが、装置１０´の筐体１２´内に広がる。筐体１２´内で既に説明した反応（１）が生じてＨ＋イオンが放出され、装置１０´の外側である筐体１０２の領域１０６、特に、電極１２４の周囲に広がる。セル動作は、多かれ少なかれｐＨにより促進される、酸化還元反応に基づいている。より具体的には、第１動作段階において、電極１２４は陰極として振る舞う。陰極１２４におけるＨ＋イオンの存在は、以下の還元反応を促進する。
【００９９】
【化４】
【０１００】
バルブ１４が閉じられているので、装置１０は、筐体１０２の領域１０４にＨ＋イオンを放出しない。さらに、バルブ１１０が閉じられ、バルブ１０８が開けられているので、筐体１０２の領域１０４と領域１０６間にはｐＨの勾配が形成され、領域１０４のｐＨが、領域１０６より高くなる。実際、例えば、領域１０４に伝播するＨ＋イオンは、生体液に存在する水酸基イオンＯＨ−と反応しがちであり、水を形成するために、あるいは、重炭酸塩イオンＨＣＯ３−と反応して水及び二酸化炭素を生成するために、膜１１２を通過する。
【０１０１】
陰極１２４でのＦｅ２＋イオンは、筐体１０２に閉じ込められ、陽極として振る舞う電極１２２に移動する。バルブ１０８経由での外部との導通が、ｐＨを中性近くに留まらせることを可能にし、陽極１２２において、以下の酸化反応が生じる。
【０１０２】
【化５】
【０１０３】
導体素子１２０を経由して、電子は、陽極１２２から陰極１２４に移動し、これにより、負荷Ｃに電力が供給される。
【０１０４】
この様に、反応（４）は、陰極１２４の水酸化鉄Ｆｅ（ＯＨ）３を消費する。セル１００を長期間動作させるために、セル１００の極性を規則的に反転させることが有利である。
【０１０５】
図９Ｂは、セル１００の第２動作段階を示している。バルブ１０８は閉じられ、バルブ１１０は開けられている。さらに、バルブ１４は開けられ、バルブ１４´は閉じられている。筐体１２内で既に説明した反応（１）が生じてＨ＋イオンが放出され、装置１０の外側である筐体１０２の領域１０４、特に、今度は陰極として動作する電極１２２の周囲に広がる。陰極１２２におけるＨ＋イオンの存在は、既に述べた還元反応（４）を促進する。
【０１０６】
バルブ１４´が閉じられているので、装置１０´は筐体１０２の領域１０６にＨ＋イオンを放出しない。さらに、バルブ１０８が閉じられ、バルブ１１０が開けられているので、筐体１０２の領域１０４と領域１０６間にはｐＨの勾配が形成され、領域１０６のｐＨが、領域１０４より高くなる。実際、例えば、領域１０６に伝播するＨ＋イオンは、生体液に存在する水酸基イオンＯＨ−と反応しがちであり、水を形成するために、あるいは、重炭酸塩イオンＨＣＯ３−と反応して水及び二酸化炭素を生成するために、膜１１４を通過する。
【０１０７】
陰極１２２でのＦｅ２＋イオンは、筐体１０２に閉じ込められ、陽極として振る舞う電極１２４に移動する。よって、既に説明した酸化反応（５）が陽極１２４で生じる。
【０１０８】
導体素子１２０を経由して、陽極１２４から陰極１２２に移動する電子が観察でき、これにより、負荷Ｃに電力が供給される。
【０１０９】
図９Ａ及び９Ｂを用いて上述した動作段階は、電極１２２、１２４で、水酸化鉄Ｆｅ（ＯＨ）３のストックを回復できる様に変更できる。
【０１１０】
図１０は、本発明によるｐＨを変化させる第１実施形態の装置を実装するセル１３０の第２形態を示している。セル１３０は、生体液に浸すことなく動作可能である。セル１００と比較して、セル１３０は、例えば、図１を用いて説明した様な、ｐＨを変化させる４つの装置を有している。以下の説明において、添え字“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”及び“Ｄ”は、ｐＨを変化させる装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄそれぞれに関連する要素を示すために付加される。装置１０Ａ、１０Ｂのバルブ１６Ａ及び１６Ｂは、筐体１０２の領域１０４側であり、装置１０Ｃ、１０Ｄのバルブ１６Ｃ及び１６Ｄは、筐体１０２の領域１０６側である。
【０１１１】
装置１０Ａ及び１０Ｃは、含む溶液のｐＨを減少させることができるタイプである。例えば、装置１０Ａ及び１０Ｃは、既に説明した反応（１）により、対応する筐体１２Ａ、１２Ｃに含まれている溶液を酸性化することができる。装置１０Ｂ及び１０Ｄは、含む溶液のｐＨを増加させることができるタイプである。例えば、装置１０Ｂ、１０Ｄは、既に説明した反応（３）により、対応する筐体１２Ｂ、１２Ｄに含まれている溶液をアルカリ化することができる。
【０１１２】
セル１３０の動作例を以下に説明する。現在説明しているバルブ１６Ａ〜１６Ｄを開くサイクルと並行して、装置１０Ａ〜１０Ｄは、対応する筐体１２Ａ〜１２Ｄに含まれる溶液が所望のｐＨとなる様に制御される。第１動作段階の間、バルブ１６Ａは開けられ、バルブ１６Ｂは閉じられ、バルブ１６Ｃは閉じられ、バルブ１６Ｄは開けられる。Ｈ＋イオンが、その後、装置１０Ａにより放出され、電極１２２付近のｐＨが減少し、ＯＨ−イオンが、装置１０Ｄにより放出され、電極１２４付近のｐＨが増加する。筐体１０２の領域１０４と領域１０６間にｐＨの勾配が生じる。電極１２２におけるＨ＋イオンの存在は、既に述べた還元反応（４）を促進し、電極１２４におけるＯＨ−イオンの存在は、既に述べた酸化反応（５）を促進する。導体素子１２０及び電力供給される負荷Ｃを経由しての、陽極１２４から陰極１２２に移動する電子が観察できる。第２動作段階の間、バルブ１６Ａは閉じられ、バルブ１６Ｂは開けられ、バルブ１６Ｃは開けられ、バルブ１６Ｄは閉じられる。Ｈ＋イオンが、その後、装置１０Ｃにより放出され、電極１２４付近のｐＨが減少し、ＯＨ−イオンが、装置１０Ｂにより放出され、電極１２２付近のｐＨが増加する。電極１２４におけるＨ＋イオンの存在は、既に述べた還元反応（４）を促進し、電極１２２におけるＯＨ−イオンの存在は、既に述べた酸化反応（５）を促進する。導体素子１２０を経由して、陽極１２２から陰極１２４に移動する電子が観察でき、これにより、負荷Ｃへの電力供給が観察される。
【０１１３】
既に説明したセルの例において、水酸化鉄の代わりに、ｐＨによる電位を持つ幾つかの種類の電極を使用することができる。酸化還元対となる２つの電極間で交換される電子により生じる電極の電位は、２つ共に溶解性、１つが溶解性であり１つが不溶性、さらに、２つ共に不溶性といった、異なる電極構造を考えることができる。最後の場合、例えば、フェノール及びチオールの圧縮により得られる電気活性な高分子化合物で形成される電極を有利に使用することができる。酸化還元能力を有する高分子化合物の例は、Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈ Ｈｅｌｆｆｅｒｉｃｈ著“Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｇｅ、１２章：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ ａｎｄ Ｒｅｄｏｘ Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ”、１９６２ ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｂｏｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙ、５５１頁から５６８頁に記載されている。
【０１１４】
図１１は、標的酵素療法例のステップを示している。標的酵素療法例は、Ｓｙｌｖｉａ Ｍｕｒｏ、Ｅｄｗａｒｄ Ｈ．Ｓｃｈｕｃｈｍａｎ、Ｖｌａｄｉｍｉｒ Ｒ．Ｍｕｚｙｋａｎｔｏｖ著、“Ｌｙｓｏｓｏｍａｌ Ｅｎｚｙｍｅ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｂｙ ＩＣＡＭ−１−Ｔａｒｇｅｔｅｄ Ｎａｎｏｃａｒｒｉｅｒｓ Ｂｙｐａｓｓｉｎｇ Ｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｉｏｎａｎｄ Ｃｌａｔｈｒｉｎ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｅｎｄｏｃｙｔｏｓｉｓ”（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｔｈｅｒａｐｙ ｖｏｌ．１３、Ｎｏ．１、２００６年１月、１３５頁から１４０頁）に記載されている。
【０１１５】
ステップ１５０において、標的細胞の抗原Ａを認識するモノクローナル抗体Ｂが判定される。例えば、抗原Ａは、癌胎児性の抗原又はＣＥＡ、前立腺特異抗原（ＰＳＡ）又は前立腺特異的膜抗原（ＰＳＭＡ）に対応する。ＰＳＡ抗原に適応する抗体Ｂは、例えば、Ｐｒｏｓｔａｓｃｉｎｔ（Ｃａｐｒｏｍａｂ Ｐｅｎｄｅｔｉｄｅ）の名前で取引されるＣｙｔｒｏｇｅｎ社により市販されている抗体がある。
【０１１６】
ステップ１５２で、モノクローナル抗体Ｂと酵素Ｇを結合した錯体Ｘが形成される。酵素Ｇは、物質Ｄを組み入れる反応を促進させることができるものである。錯体Ｘは、抗体Ｂと抗原Ａの親和性を強く残し、物質Ｄに対する酵素Ｇの活動を強く残すものである。物質Ｄは、例えば、Ｌ−グルコースであり、酵素Ｇは、Ｌ−グルコース・オキシダーゼ酵素に相当し、例えば、Ｄ−トレオ−アルドース １−デヒドロゲナーゼである。その様な酵素は、Ｄ−グルコースに対して不活性という利点を有している。他の例において、物質Ｄは、マンニトール（Ｃ６Ｈ８（ＯＨ）６）であり、酵素Ｇは、マンニトール・オキシダーゼ酵素に相当する。
【０１１７】
ステップ１５４で、錯体Ｘは、患者の体内に注入される。錯体Ｘの注入は、例えば、静脈注射である。錯体Ｘは、その後、抗体Ｂ経由で抗原Ａと結合する。その後、錯体Ｘは、患者の体内から取り除かれる様に移動することが期待される。
【０１１８】
ステップ１５６で、物質Ｄは、患者の体内に注入される。物質Ｄの注入は、例えば、静脈注射である。酵素ＧがＬ−グルコース・オキシダーゼの場合、Ｌ−グルコースが患者の体内に注入される。Ｌ−グルコースは、その後、生体内に自由に拡散する。Ｌ−グルコースは人体に安全であるので、Ｌ−グルコース濃度は高くできる（例えば、１リットル当たり数百万といった、血糖濃度のオーダ）。酵素Ｇがマンニトール・オキシダーゼの場合、マンニトールのＤ立体異性体といった、マンニトールが患者の体内に注入される。
【０１１９】
Ｌ−グルコース注入の場合、人体細胞は、Ｌ−グルコースを代謝することができないので、錯体Ｘの酵素Ｇのみが、既に述べた反応（２）を促進して、Ｌ−グルコースからＨ＋イオンを生成し、よって、局所的なｐＨが減少する。この様な局所的ｐＨの減少は、直接的な治療効果を与え、標的細胞を殺す、あるいは、標的細胞を殺す原因となる炎症反応を生じさせることができる。
【０１２０】
マンニトール注入の場合、酵素Ｇは、マンニトールが酸素と反応して、マンノース（Ｃ６Ｈ７Ｏ（ＯＨ）５）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を提供する、以下の反応を促進する。
【０１２１】
【化６】
【０１２２】
過酸化水素の局所的な生成は、直接的な治療効果を与え、標的細胞を殺す、あるいは、標的細胞を殺す原因となる炎症反応を生じさせることができる。
【０１２３】
本発明の態様は、この様に、標的細胞の抗原の抗体、及び、第１の物質から標的細胞に対して有毒な第２の物質を生成する反応を促進させることができる酵素を含む錯体を形成するステップと、錯体を患者の体内に注入し、錯体の抗体が標的細胞と結合するステップと、第１の物質を患者の体内に注入し、錯体の酵素が標的細胞において第２の物質の生成を促進するステップとを提供する。
【０１２４】
実施形態によると、第１の物質はＬ−グルコースであり、酵素はＬ−グルコース・オキシダーゼ酵素であり、第２の物質はＨ＋イオンである。
【０１２５】
実施形態によると、第１の物質はマンニトールであり、酵素はマンニトール・オキシダーゼ酵素であり、第２の物質は過酸化水素である。
【０１２６】
実施形態によると、抗原は、癌胎児性酵素、前立腺特異抗原、前立腺特異的膜抗原を含むグループ内の抗原である。
【０１２７】
本発明は、当然、当業者による種々の置換及び修正を持つ。特に、図６Ａ及び６Ｂを用いて説明した浸透圧モータの拡張チャンバの変形例については、図４Ａから４Ｄを用いて説明した浸透圧モータに適用可能である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０、１０´、２２、２２´、８０ 装置
１２、１２´、２４、６７、６７´、１０２ 筐体
１４、１６、１６´、６９、６９´、１０８、１１０ バルブ
１８、２０、５４、５４´、７６、１１２、１１４ 膜
２６、２６´ ファイバ束
２８、２８´、３６、３６´ 接続リング
３０、３８ 接着領域
３２、４０ 開口
３４、４２ プラグ
５０ 浸透アクチュエータ
５２、７１、７７、７８、９４ エンベロープ
５６ 円筒体
５８、８１ ピストン
６０、８６ チャンバ
６４、１０２ ハウジング
７０、７５、７５´、９０ 浸透圧モータ
７３ 排出バルブ
７９ 変形体
８２ モータ
８８ ドレイン
９２ 高分子ゲル
１００、１３０ セル
１０４、１０６ 領域
１２０ 導体素子
１２２、１２４ 電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液のｐＨを変化させる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の用途においては、溶液のｐＨを修正可能であることが望まれる。用途例としては、溶液の中で生じ、溶液のｐＨにより速度が変化する物理化学的現象、例えば、ｐＨが変化する溶液内での物質の可溶化の変動、の調整がある。他の用途例としては、ｐＨにより変化する溶液の化学的又は機械的性質の調整がある。その様な性質の例としては、溶液のオスモル濃度がある。
【０００３】
初期溶液のｐＨは、通常、初期溶液に、酸又は塩基性溶液を混ぜることにより修正できる。混合後、最終的に得られる溶液のｐＨは、初期溶液のｐＨ、追加した溶液のｐＨ、並びに、初期及び追加溶液の量に依存する値で安定する。
【０００４】
しかしながら、ある種の用途において、酸や塩基性溶液を追加することなしに、溶液のｐＨを修正可能であることが望まれる。例えば、生体液と呼ばれる、人体に含まれる溶液のｐＨについては、ｐＨ修正を実行するための人体への介入を可能な限り制限しながら、修正できることが望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、酸や塩基性溶液を追加すること無しに、溶液のｐＨを変化させる方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の他の目的は、人体に埋め込まれることを意図したｐＨを変化させる方法と、人体に埋め込まれることを意図したｐＨを変化させる装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の態様は、物質が溶解している溶剤のｐＨを変化させる装置であって、溶剤及び物質に対して透過性がある筐体壁経由で溶剤に接触する筐体を含み、前記筐体は、水素又は水酸基イオンを放出するために前記物質を変換できる酵素を含み、前記筐体壁は、前記酵素に対して透過性がない装置を提供する。
【０００８】
実施形態によると、前記物質は、Ｄ−グルコースであり、前記酵素は、前記Ｄ−グルコースの酸化により、水素イオンの放出を生じさせることができるグルコース・オキシダーゼ酵素である。
【０００９】
実施形態によると、前記物質は、Ｌ−グルコースであり、前記酵素は、前記Ｌ−グルコースの酸化により、水素イオンの放出を生じさせることができるＬ−フコース・デヒドロゲナーゼ酵素である。
【００１０】
実施形態によると、前記物質は、尿素であり、前記酵素は、尿素の分解により、水酸基イオンの放出を生じさせることができるウレアーゼ酵素である。
【００１１】
本発明の他の態様によると、上述した様なｐＨを変化させる装置と、ｐＨを変化させる前記装置に接続され、あるいは、ｐＨを変化させる前記装置の筐体に対応する、少なくとも部分的に溶剤を含む第１のチャンバであって、ｐＨを変化させる前記装置が、第１のチャンバ内のｐＨを、所定の範囲内にすることができる第１のチャンバと、前記第１のチャンバに接続されている変形可能な第２のチャンバとを含み、前記第１のチャンバは、前記第１のチャンバ内のｐＨが前記所定の範囲内であるとき、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間で溶剤の移動を可能にする手段を含んでいるアクチュエータを提供する。
【００１２】
実施形態によると、前記第１のチャンバは溶質を含み、チャンバ壁により前記第２のチャンバから分離され、前記チャンバ壁は、前記溶質に対して非透過性であり、前記溶剤に対して透過性であり、前記溶質の沈殿物の前記溶質への変換、あるいは、前記溶質の沈殿化は、前記第１のチャンバ内のｐＨが、前記所定の範囲内にあるとき、前記第１のチャンバ内の浸透圧を変化させることで促進され、前記変形可能な第２のチャンバは、浸透作用による前記第１のチャンバと前記第２のチャンバ間における前記溶剤の移動活動のもと、容量を変更可能である。
【００１３】
実施形態によると、前記第１のチャンバは溶質を含み、チャンバ壁により前記第２のチャンバから分離され、前記チャンバ壁は、前記溶質に対して非透過性であり、前記溶剤に対して透過性であり、前記溶質の沈殿物の前記溶質への変換は、前記第１のチャンバ内のｐＨが、前記所定の範囲内にあるとき、前記第１のチャンバ内の浸透圧を変化させることで促進され、前記第１のチャンバは、前記溶剤と接触することを目的とした配置であり、
前記第２のチャンバは、浸透作用により前記第１のチャンバに浸透する前記溶剤の活動のもと、その容量を増加することができる。
【００１４】
実施形態によると、前記第１のチャンバは、前記第１のチャンバ内のｐＨが、前記所定の範囲内にあるときに体積を変更することができる材料を含み、変形可能なエンベロープを取り囲む前記材料は溶剤を含み、前記第２のチャンバに接続されている。
【００１５】
本発明の他の態様は、既に記載した様なアクチュエータを含むモータであって、前記第１のチャンバは、少なくとも、部分的に変形可能であり、前記チャンバ壁で前記第２のチャンバに接続され、前記溶質の沈殿物の前記溶質への変換は、ｐＨが、所定の酸性の範囲内にあるとき促進され、前記溶質の沈殿化は、ｐＨが、所定の塩基性の範囲内にあるとき促進され、ｐＨを変化させる前記装置は、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の酸性の範囲内にすることができ、前記モータは、前記第１のチャンバに接続され、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の塩基性の範囲内にすることができる、ｐＨを変化させる装置を、さらに、含んでいるモータを提供する。
【００１６】
本発明の態様は、既に記載したアクチュエータを含むモータであって、前記第２のチャンバは、前記第２のチャンバの容量の増加を抑えるリターン手段と、前記第２のチャンバ内の浸透圧を低下させる制御手段とを備えているモータを提供する。
【００１７】
本発明の態様は、既に記載したアクチュエータを含むモータであって、前記材料は、ｐＨが、所定の酸性の範囲内にあるとき、その体積を減少させることができ、ｐＨが、所定の塩基性の範囲内にあるとき、その体積を増加させることができ、ｐＨを変化させる前記装置は、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の酸性の範囲内にすることができ、前記モータは、前記第１のチャンバに接続され、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の塩基性の範囲内にすることができる、ｐＨを変化させる装置を、さらに、含んでいるモータを提供する。
【００１８】
実施形態によると、前記第２のチャンバは、哺乳動物の空洞器官、特に、尿道、胃、肛門又は心臓を取り囲むことを意図するものであり、前記第２のチャンバの容量増加が、前記器官の圧縮の原因となる。
【００１９】
本発明の態様は、上述したｐＨを変化させる装置を含む、物質を浄化するシステムであって、前記物質を含む生体溶剤と接触し、人体内に埋め込まれることを意図したシステムを提供する。
【００２０】
本発明の態様は、上述したｐＨを変化させる装置と、前記筐体壁と前記溶剤間に配置された制御可能な第１のバルブと、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体を、ドレインに通じさせる制御が可能な第２のバルブと、前記第２のバルブが開けられ、前記第１のバルブが閉じられたとき、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体の容量を減少させて、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体の内容物をドレイン経由で排出し、前記第１のバルブが開けられ、前記第２のバルブが閉じられたとき、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体の容量を増加させて、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体に、前記筐体壁経由で、前記溶剤を吸い込ませることを、周期的に行う手段とを備えている浄化システムを提供する。
【００２１】
本発明の態様は、第１及び第２の電極を含み、ｐＨにより前記第１及び前記第２の電極で、酸化又は還元反応が生じ易い筐体と、酸化又は還元反応の一方を促進し、第１の電極でのｐＨを、所定の範囲内にすることができるｐＨを変化させる装置と、酸化又は還元反応の他方を促進し、第２の電極でのｐＨを、前記第１の範囲とは異なる第２の所定の範囲内にすることができる手段とを備えているセルを提供する。
【００２２】
実施形態によると、前記セルは、溶剤と接触して配置されることを意図し、前記手段は、前記筐体の内容物を、前記第２の電極において溶剤と通じさせることを意図したバルブに対応する。
【００２３】
実施形態によると、前記手段は、上述した様なｐＨを変化させる、さらなる装置である。
【００２４】
本発明の上記目的、特徴及び利点について、以下では図面を用い、特定の実施形態の限定しない記述により詳細に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明によるｐＨを変化させる装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】本発明によるｐＨを変化させる装置の第２実施形態を示す図である。
【図３】第１実施形態のｐＨを変化させる装置を実装する、浸透アクチュエータの形態における２つの動作ステップを示す図である。
【図４】本発明によるｐＨを変化させる第１実施形態の装置を実装する、浸透圧モータの第１形態における４つの動作ステップを示す図である。
【図５】本発明によるｐＨを変化させる第２実施形態の装置を実装する、浸透圧モータの第２形態における２つの動作ステップを示す図である。
【図６】浸透圧モータの第２形態の変化形態における２つの動作ステップを示す図である。
【図７】本発明によるｐＨを変化させる第１実施形態の装置を実装する浄化装置における２つの動作ステップを示す図である。
【図８】本発明によるｐＨを変化させる第１実施形態の装置を実装する、浸透圧モータの第３形態における４つの動作ステップを示す図である。
【図９】本発明によるｐＨを変化させる第１実施形態の装置を実装する、電気セルの第１形態における２つの動作ステップを示す図である。
【図１０】本発明によるｐＨを変化させる第１実施形態の装置を実装する、電気セルの第２形態を示す図である。
【図１１】本発明による処理方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
異なる図面においても同じ要素には同じ参照符号を使用する。明確化のため、本発明を理解するために役に立つ要素のみを図示して以下に説明を行う。
【００２７】
本発明は、ｐＨの修正が望まれる溶液での化学反応の第１系列及び第２系列の促進を提供し、化学反応の第１系列は溶液のｐＨを減少させ、化学反応の第２系列は、溶液のｐＨを増加させる。
【００２８】
Ｈ＋イオンの形成を導く総ての反応は、ｐＨを減少させ、第１系列の反応に適している。特に、グルコン酸（Ｈ＋イオンを放出しやすい）及び過酸化水素をもたらす、Ｄ−グルコース又はグルコースのＤ立体異性体の、グルコース・オキシダーゼ酵素による酸化がその様な例である。過酸化水素は、さらに、Ｈ＋イオンを提供するために、カタラーゼ酵素又はペルオキシダーゼ酵素により分解可能である。実行される反応を以下に示す。
【００２９】
【化１】
【００３０】
反応の第１系列は、Ｌ−グルコース又はグルコースのＬ立体異性体の、Ｌ−フコース・デヒドロゲナーゼ酵素による酸化であっても良い。実行される反応を以下に示す。
【００３１】
【化２】
【００３２】
ここで、化合物ＮＡＤＰは、ニコチンアミド・アデニン・ジヌクレオチドリン酸であり、ＮＡＤＰＨは、還元された同じ化合物である。
【００３３】
溶液を塩基性化する本発明で実行される反応の第２系列は、ウレアーゼ酵素による尿素の分解とすることができ、アンモニウム・イオンＮＨ４＋と、水酸基イオンＯＨ−を形成し、よって、ｐＨが増加する。実行される反応を以下に示す。
【００３４】
【化３】
【００３５】
反応（１）及び（３）は、血糖中のグルコースであるＤ−グルコースと尿素を通常含んでいる生体液に対して直接実行可能であるという利点を有している。反応（２）は、通常、ＮＡＤＰ化合物を含んでいる生体液に対して容易に実行可能である。Ｌ−グルコースを、単に、生体液に加えることのみが必要である。
【００３６】
図１は、本発明によるｐＨを変化させる装置１０の第１実施形態を示している。装置１０は、例えば生体液といった、修正が望まれるｐＨである溶液内に配置される。装置１０は、堅固な筐体１２と、バルブ１４とを有し、バルブ１４が開けられたとき、筐体１２の内容物は、外部の溶液と通じ合うことになる。装置１０は、図示しない、所定範囲内のｐＨを有する溶液を必要とする操作を行うシステムに結合できる。このため、装置１０は、バルブ１６を有し、バルブ１６が開けられたとき、筐体１２の内容物は、供給システムに通ずることになる。装置１０は、バルブ１４と筐体１２の間に配置された膜１８と、バルブ１６と筐体１２の間に配置された膜２０を有している。膜１８及び２０は、通常、ダルトンで表現される、所定のカットオフ閾値を有し、カットオフ閾値より実質的に小さい分子量を有する粒子を通過させる。
【００３７】
筐体１２に含まれる溶液の酸性化が望まれるとき、例えば、反応（１）によるグルコース酸化を筐体１２内において促進することができる。このため、装置１０は、例えば、生体液といったＤ−グルコースを含む溶液内に置かれ、グルコース・オキシダーゼ酵素と、カタラーゼ又はペルオキシダーゼ酵素が、筐体１２内に置かれる。膜１８及び２０は、グルコース・オキシダーゼ酵素と、カタラーゼ又はペルオキシダーゼ酵素が筐体１２内に留まる様な、カットオフ閾値を有している。さらに、膜１８は、グルコースを通過させるために十分高いカットオフ閾値を有している。例として、膜１８及び２０は、数百ダルトンのオーダのカットオフ閾値を有している。
【００３８】
本発明による装置１０の第１動作例として、ｐＨを減少させる動作について説明する。まず、バルブ１６は閉じられ、バルブ１４は開けられており、Ｄ−グルコースが筐体１２内に拡散可能となっている。その後、バルブ１４は閉じられる。筐体１２に含まれるＤ−グルコースは、Ｈ＋イオン及びグルコン酸を供給するため、既に説明した反応（１）に従い酸化される。よって、筐体１２に含まれる溶液のｐＨは減少する。得られた酸性溶液は、バルブ１６を開けることにより、筐体１２に接続されているシステムにより利用可能である。出願人は、人体の平均的なグルコース濃度に対応する、５．５ｍｍｏｌ／ｌの初期濃度のＤ−グルコースと、初期ｐＨが７である１ｍｇ．ｍｌ−１の濃度のグルコース・オキシダーゼ酵素、つまり、４７ユニットの水溶液で、筐体１２において、１時間後にｐＨ５、３時間後にｐＨ３．５を得た。
【００３９】
グルコース酸化により得られるグルコン酸は、溶解した物質と共に、塩又はグルコン酸塩を形成しがちである。装置１０に接続するシステムに浸透するグルコン酸塩を望まない場合、バルブ１６が開けられたとしても、筐体１２内にグルコン酸塩を留まらせるために十分低いカットオフ閾値を持つように膜２０は選択される。膜２０のカットオフ閾値は、１００ダルトンのオーダである。バルブ１４を次に開けたとき、グルコン酸塩が、筐体１２の外に拡散する。装置１０を人体内に置く医療への応用の場合、Ｄ−グルコースの酸化の結果生じるフリー・ラジカルの人体への放出を防ぐために、カタラーゼ又はペルオキシダーゼ酵素を膜１８に配置することが望まれる。さらに、グルコン酸塩は、腎臓により自然と排出されるので、グルコン酸塩の人体への放出は危険ではない。
【００４０】
溶液の酸性化操作のために、膜１８及び２０により保持されたＬ−フコース・デヒドロゲナーゼ酵素が筐体１２内に配置される。装置１０は、Ｌ−グルコースを含む溶液内に置かれ、既に説明したのと同じ操作が行われる。人間の生体液は、本来、Ｌ−グルコースを含んではいない。装置１０が人体内に置かれる場合、例えば、静脈注射といった、Ｌ−グルコースを生体液に追加するステップが設けられる。
【００４１】
本発明の第１実施形態による装置１０は、ｐＨを増加させるためにも使用できる。装置１０は、例えば、生体液といった尿素を含む溶液内に配置され、反応（３）による尿素のアンモニア及び炭酸への分解が筐体１２内で促進される。アンモニアは、水と反応してアンモニウム・イオンを生成するので、ｐＨが増加する。このため、ウレアーゼ酵素が筐体１２内に置かれる。この場合、膜１８及び２０は、筐体１２内にウレアーゼ酵素を留まらせるために十分低いカットオフ閾値を持つ。さらに、膜１８は、６０ｇ／ｍｏｌの分子量を有する尿素を通過させるために、十分高いカットオフ閾値を持つ。例えば、膜１８は、数百ダルトンのカットオフ閾値を持つ。装置１０の操作サイクルは、既に説明したものと同じである。出願人は、人体の平均的な尿素の濃度である３ｍｍｏｌ／ｌで、初期ｐＨが７の溶液で、筐体１２内において、２時間以内にｐＨ８．２を、１夜後にｐＨ９．２を得た。本発明による装置１０が人体内に置かれる医療への応用の場合、反応（３）により生じる二酸化炭素は、自然と吐き出される。さらに、反応（３）により生じるアンモニウム・イオンは、肝臓で代謝される。
【００４２】
図２は、本発明によるｐＨを変化させる装置２２の第２実施形態を示している。装置２２は、例えば、透析法で利用されるタイプの半透過壁を有する中空ファイバの束２６で形成される筐体２４を有している。例えば、各ファイバの直径は、２００μｍのオーダである。ファイバ束２６の第１の端部は、例えば、接着領域３０を通して、第１の接続リング２８により維持されている。リング２８は、プラグ３４で閉じられる開口３２を有している。ファイバ束２６の第２の端部は、接着領域３８を通して、第２の接続リング３６により維持されている。第２のリング３６は、プラグ４２で閉じられる開口４０を有している。
【００４３】
装置２２は、ｐＨを修正することが望まれる溶液内に浸されることを目的としている。ファイバの直径及び長さは、装置２２が浸される溶液とファイバ束２６との間の所望の交換面領域に合わせられる。ｐＨを減少させたい場合、グルコース・オキシダーゼと、カタラーゼ又はペルオキシダーゼ酵素が、開口３２、４０経由でファイバ２６内に置かれ、その後、開口３２、４０は、プラグ３４、４２により閉じられる。ファイバ２６の壁は、Ｄ−グルコース及びグルコン酸塩を通過させるが、グルコース・オキシダーゼ酵素と、カタラーゼ又はペルオキシダーゼ酵素を通過させず、ファイバ束２６内に留まらせるカットオフ閾値を有している。ｐＨを増加させたい場合、ウレアーゼ酵素が、開口３２、４０経由でファイバ２６内に置かれ、その後、開口３２、４０は、プラグ３４、４２により閉じられる。ファイバ２６の壁は、尿素を通過させるが、ウレアーゼ酵素を通過させず、ファイバ束２６内に留まらせるカットオフ閾値を有している。
【００４４】
生体液を酸性にするために、装置２２が人体内に埋め込まれるとき、グルコース・オキシダーゼ酵素はファイバ束２６内で自由に移動可能とする一方、カタラーゼ又はペルオキシダーゼ酵素は、好ましくは、ファイバ２６の内部の壁に固定される。その様な配置は、Ｄ−グルコース・オキシダーゼ酵素によるグルコースの分解により生成されたフリー・ラジカルが、ファイバ２６の壁を通過して生体液に拡散することを防止することができる。
【００４５】
装置１０又は装置２２が、Ｄ−グルコースの酸化を実行し、溶液を酸性にするために利用される場合、溶液に含まれるＤ−グルコースの部分の抑圧が同時に可能となる。実際、筐体１２又はファイバ束２６内で実行される反応（反応（１））は、グルコースのグルコン酸への変換を生じ、グルコン酸は、グルコン酸塩を提供する。その様な装置１０（又は２２）は、通常、Ｉ型又はＩＩ型糖尿病や、肥満に通常関連する過度のＤ−グルコースを抑えるために、人体内に埋め込むことができる。装置１０（又は２２）を埋め込むための幾つかの位置が想定できる。例えば、装置１０（又は２２）は、腹膜又は脂肪細胞周囲の空間に置くことができる。腹膜に近い埋め込みは、豊富な脈管化や、高いＤ−グルコース濃度という利点がある。脂肪質空間への埋め込みは、炎症反応の危険を減少させる。装置１０（又は２２）は、医療トロカールで実行される穿刺による、筋肉への埋め込みであっても良い。
【００４６】
人体に埋め込まれると直ぐに、本発明による装置２２は、日々、ある量のＤ−グルコースをグルコン酸塩に変換し、グルコン酸塩は、腎臓により自然と除去される。装置１０は、バルブ１４、１６を制御することにより、グルコン酸塩に変換されるＤ−グルコースの量を制御することが可能である。必要に応じ、筐体１２（ファイバ２６）内に含まれる酵素の量を更新するために、バルブ１４、１６（開口３２、４０）経由で、筐体１２（ファイバ２６）の中身にアクセスすることが可能である。化学療法に通常使用される埋め込み可能なチャンバは、この更新を実行するために、非常に簡単な経皮的穿刺が可能である。これは、低い酵素活性を克服することを可能にする。さらに、筐体１２（ファイバ２６）の中身へのアクセスは、消費されるグルコースの量を制御するために酵素の数を調整することも可能にする。
【００４７】
図３Ａ及び３Ｂは、本発明によるｐＨを変化させる装置１０の第１実施形態を実装する、浸透アクチュエータ５０の形態を示している。浸透アクチュエータ５０は、溶剤で満たされた、水漏れしない変形可能なエンベロープ５２を含み、エンベロープ５２は、バルブ１６で装置１０に接続されている。エンベロープ５２は、さらに、円筒体５６に膜５４経由で接続され、円筒体５６の中ではピストン５８がスライド可能となっている。ピストン５８及び円筒体５６が、拡張チャンバ６０を構成している。エンベロープ５２は、固定したハウジング６４内に配置され、ハウジング６４は、それがきつい場合、エンベロープ５２とハウジング６４との間に設置されるかもしれないバキュームにより、エンベロープ５２の変形が邪魔されないように穴を開けても良い。
【００４８】
拡張チャンバ６０は、溶剤内で溶解し、浸透圧的に活性であり、エンベロープ５２内部と浸透圧的にバランス可能な濃度で、物質Ａを含む。膜５４は、物質Ａをブロックするために、十分低いカットオフ閾値を有する。例えば、物質Ａは、デキストランである。ｐＨを変化させる装置１０は、既に説明した、含んでいる溶液を塩基性化することが可能なタイプである。エンベロープ５２は、浸透圧的に活性な物資Ｚを含んでいる。膜５４は、物質Ｚをブロックするために、十分低いカットオフ閾値を有している。例えば、物質Ｚは、酸性のｐＨで水に溶解し、塩基性のｐＨで水に溶解しないキトサンである。この様に、溶液のｐＨの変動は、溶解した分子の数を変動させ、それに応じて、溶液のオスモル濃度が変動する。
【００４９】
本発明による浸透アクチュエータ５０の動作について説明する。これは、単一ストローク・アクチュエータである。
【００５０】
図３Ａは、アクチュエータ動作前の、浸透アクチュエータ５０の状態を示している。バルブ１６は閉じられている。エンベロープ５２は最大容量である一方、拡張チャンバ６０は最小容量である。物質Ａ及びＺの濃度は、拡張チャンバ６０内とエンベロープ５２内の浸透圧がバランスする様にまず選択され、ピストン５８はアイドル状態である。アクチュエータが動作する前に、ｐＨを変化させる装置１０が既に述べた様に制御され、その結果、筐体１２は塩基性水溶液を含んでいる。
【００５１】
浸透アクチュエータ５０の動作が望まれると、バルブ１６が開けられる。筐体１２内に含まれているＯＨ−イオンがエンベロープ５２内に拡散し、エンベロープ５２に含まれる溶剤のｐＨが増加する。エンベロープ５２内のｐＨが所定値まで増加したとき、バルブ１６が閉じられる。物質Ｚの沈殿が促進される。エンベロープ５２内の浸透圧が、変化しない拡張チャンバ６０内の浸透圧に対して減少する。エンベロープ５２から拡張チャンバ６０への膜５４を通過しての溶剤の移動がこの様に生じ、これにより、ピストン５８の移動が生じる。ピストン５８は、上昇状態になる。
【００５２】
図３Ｂは、ピストン５８の上昇が終了した時点での、浸透アクチュエータ５０の状態を示している。拡張チャンバ６０は最大容量である。ピストン５８は、機械的な力の伝達が望まれる外部要素に接続できる。
【００５３】
アクチュエータ５０の上述した例において、装置１０は、含んでいる溶液を塩基性化するタイプであった。しかしながら、アクチュエータ５０は、含んでいる溶液を酸性化できる装置１０を実装することもできる。この場合、図３Ｂに示す様に、初期状態において、拡張チャンバ６０は最大容量であり、エンベロープ５２は最小容量である。バルブ１６が開けられたとき、エンベロープ５２内の溶剤のｐＨと拡張チャンバ６０が減少し、エンベロープ５２内に存在する物質Ｚの可溶化が進行する。エンベロープ５２内の浸透圧が、変化しない拡張チャンバ内の浸透圧に対して増加する。この様に、拡張チャンバ６０からエンベロープ５２への膜５４を通過しての溶剤の移動が生じ、吸引力により、ピストン５８の移動が生じる。ピストン５８は、図３Ａに示す様に、拡張チャンバ６０が最小容量となるまで下降する。
【００５４】
アクチュエータ５０の応用例は、人体の空洞（例えば動脈）内にスライドさせ、それを開き続けさせるため、小さなばね又はステントに対応するエンドプロテーゼに関するジョイントの膨張である。実際、ステントを含む空洞の不要な変形に対し、ステント端部にて緊張を維持するために、ジョイントを、ステントの端部に設けることができ、ステントを実装した後に、アクチュエータ５０により膨張させることができる。
【００５５】
図４Ａから４Ｄは、本発明による浸透圧モータ７０の第１形態を示している。浸透圧モータ７０は、図３Ａ及び３Ｂに示すアクチュエータ５０のある要素を含み、同じ参照符号が使用されている。リターン手段７２は、例えば、ばねであり、ピストン５８に、アイドル位置に復帰させることを目的としたけん引力を及ぼす。モータ７０は、符号１０及び１０´で示す、ｐＨを変化させる２つの装置を含んでいる。以下の説明において、ダッシュ付きの参照符号は、ｐＨを変化させる装置１０の要素と区別するために、ｐＨを変化させる装置１０´の要素に使用する。エンベロープ５２は、バルブ１６´で装置１０´に接続されている。装置１０は、含む溶液のｐＨを減少させることが可能なタイプであり、装置１０´は、含む溶液のｐＨを増加させることが可能なタイプである。
【００５６】
エンベロープ５２は、既に説明した様に、Ｈ＋イオンの存在で可溶化し易い物質Ｚを含み、ＯＨ−イオンの存在により、物質Ｚの沈殿による逆反応が生じ易い。浸透アクチュエータ５０で既に説明した様に、拡張チャンバ６０は、浸透圧的に活性であり、溶剤内で溶解する物質Ａを含む。膜５４は、物質Ａ及びＺの通過を防ぐために、十分低いカットオフ閾値を有している。
【００５７】
本発明によるモータ７０の動作サイクルを以下に説明する。
【００５８】
図４Ａは、サイクルの開始時のモータ７０を示している。エンベロープ５２は最大容量であり、チャンバ６０は最小容量である。物質Ａ及びＺの初期濃度は、拡張チャンバ６０及びエンベロープ５２内の浸透圧がバランスする様に選択され、ピストン５８はアイドル状態である。現在説明しているバルブ１６及び１６´を開けるサイクルの間、装置１０、１０´は、筐体１２、１２´が所望のｐＨとなる様に制御される。
【００５９】
バルブ１６が閉じられ、バルブ１６´が開けられる。ＯＨ−イオンがエンベロープ５２内に広まり、エンベロープ５２及び拡張チャンバ６０に含まれる溶剤のｐＨが増加する。エンベロープ５２のｐＨが所望の値まで増加したとき、バルブ１６´が閉じられる。物質Ｚの沈殿が促進される。エンベロープ５２内の浸透圧が、変化のない拡張チャンバ６０内の浸透圧に対して減少する。この様に、エンベロープ５２から拡張チャンバ６０への、膜５４を通過しての溶剤の移動が生じ、これにより、ピストン５８の移動が生ずる。ピストン５８は、上昇状態となる。
【００６０】
図４Ｂは、ピストン５８の上昇が終了した時点でのモータ７０を示している。チャンバ６０は、よって、最大容量である。
【００６１】
図４Ｃにおいて、筐体１２の内容物とエンベロープ５２の内容物が通じるように、バルブ１６が開けられている。Ｈ＋イオンが、エンベロープ５２内に広まり、エンベロープ５２及び拡張チャンバ６０に含まれる溶剤のｐＨが減少する。ｐＨが十分に酸性となったときに、バルブ１６が閉じられる。物質Ｚの可溶化が促進され、よって、エンベロープ５２内の、溶解した浸透圧的に活性である粒子の数が増加する。エンベロープ５２内の浸透圧が増加するにつれ、拡張チャンバ６０からエンベロープ５２への、膜５４を通過しての新たな溶剤の移動が生じる。ばね７２の作用は、拡張チャンバ６０からの溶剤の排出を促進することである。しかしながら、ばね７２は省略でき、この場合、ピストン５８は、吸引力のみで移動する。ピストン５８は、下降状態となる。
【００６２】
図４Ｄは、ピストン５８の下降が終了した時点でのモータ７０を示し、１サイクルの終わりである。エンベロープ５２及び拡張チャンバ６０内の物質Ｚ及びＡのそれぞれの濃度は、サイクル開始時の濃度と実質的に同一である。
【００６３】
図５Ａ及び５Ｂは、本発明によるｐＨを変化させる第２実施形態の装置２２を実装する浸透圧モータ７５の第２形態と、浸透圧モータ７０のある要素を示している。モータ７５は、符号２２及び２２´で示す、ｐＨを変化させる２つの装置を含んでいる。以下の記述において、ダッシュ付きの参照符号は、ｐＨを変化させる装置２２の要素と区別するために、ｐＨを変化させる装置２２´の要素に使用する。ｐＨを変化させる各装置２２、２２´は、プラグ３４の代わりの膜５４、５４´で拡張チャンバ６０と通じている。さらに、ｐＨを変化させる装置２２は堅固な筐体６７に含まれており、筐体６７は接続リング２８及び３６と接続し、ｐＨを変化させる装置２２´は堅固な筐体６７´に含まれており、筐体６７´は接続リング２８´及び３６´と接続している。バルブ６９、６９´が筐体６７、６７´に設けられている。筐体６７、６７´は、半透過性のエンベロープ７１に含まれ、エンベロープ７１は、円筒体５６と、ｐＨを変化させる装置２２、２２´の接続リング３６、３６´に接続されている。円筒体５６は排出バルブ７３を有し、排出バルブ７３は、膜７６経由で、拡張チャンバをモータ７５の外部に接続している。
【００６４】
例えば、装置２２´は、既に説明した反応（１）により、溶液のｐＨを減少させることが可能なタイプであり、ファイバ２６´にはグルコース・オキシダーゼ酵素が配置されている。装置２２は、既に説明した反応（３）により、溶液のｐＨを増加させることが可能なタイプであり、ファイバ２６にはウレアーゼ酵素が配置されている。
【００６５】
既に述べた様な化合物Ｚは、酸性媒体内で可溶化し易く、エンベロープ７１内に配置される。ファイバ２６のカットオフ閾値は、物質Ａ及びＺとウレアーゼ酵素の通過を防ぐことを可能にする値である。膜５４のカットオフ閾値は、ウレアーゼ酵素の通過を防ぐが、物質Ａは通過させる値である。さらに、ファイバ２６´のカットオフ閾値は、物質Ａ及びＺとグルコース・オキシダーゼ酵素の通過を防ぐことを可能にする値である。膜５４´のカットオフ閾値は、グルコース・オキシダーゼ酵素の通過を防ぐが、物質Ａは通過させる値である。エンベロープ７１のカットオフ閾値は、物質Ｚの通過を防ぐことを可能にする値である。膜７６のカットオフ閾値は、物質Ａの通過を防ぐことを可能にする値である。
【００６６】
通常の動作において、モータ７５は、グルコース及び尿素を含む溶液中に置かれる。ファイバ２６´のカットオフ閾値は、グルコースの通過を可能とするために十分高い値であり、ファイバ２６のカットオフ閾値は、尿素の通過を可能とするために十分高い値である。さらに、エンベロープ７１のカットオフ閾値は、溶剤、グルコース、尿素の通過を可能とするために十分高い値である。物質Ａ及びＺの初期濃度は、拡張チャンバ６０内とエンベロープ７１内の浸透圧がバランスする様に選択され、ピストン５８はアイドルである。
【００６７】
モータ７５の動作サイクルについて以下に説明する。
【００６８】
図５Ａは、サイクル開始時点でのモータ７５を示している。ピストン５８はアイドル位置であり、拡張チャンバ６０の容量は最小である。排出バルブ７３は閉じられており、バルブ６９´は閉じられており、バルブ６９は開けられている。モータ７５が尿素を含む溶液内に置かれると直ぐに、尿素はエンベロープ７１を通過し、ファイバ２６内に広がる。尿素の分解はＯＨ−イオンを供給し、ＯＨ−イオンは、エンベロープ７１内に広がる。エンベロープ７１内のｐＨの増加は、物質Ｚの沈殿を促進し、エンベロープ７１内の浸透圧を低下させる。浸透圧の変動が、エンベロープ７１からファイバ２６を経由して拡張チャンバ６０に至る液体の流れを作り出し、これにより、ピストン５８が移動する。ピストン５８の移動は、ばね７２を伸ばし、これにより機械的な力の保存が可能になる。
【００６９】
図５Ｂにおいて、拡張チャンバ６０は、最大限に拡張している。バルブ６９は、その後、閉じられ、バルブ６９´が開けられる。さらに、排出バルブ７３が開けられる。拡張チャンバ６０内の圧力が大気圧と等しくなる。ばね７２が、ピストン５８をアイドル位置に引き戻し、これにより、排出バルブ７３経由で、拡張チャンバ６０から周囲に溶剤が出される。ばね７２に保存されていた機械的力がこの様に回収される。さらに、バルブ６９´が開けられ、グルコースがファイバ２６´に浸透する。グルコースの分解はＨ＋イオンを供給し、Ｈ＋イオンはエンベロープ７１内に広がる。エンベロープ７１内のｐＨの減少は、物質Ｚの可溶化を促進し、物質Ｚの濃度を、サイクル開示時点のものに戻すことを可能にする。バルブ７３は、最後に閉じられ、モータのストロークが終了する。
【００７０】
本形態において、拡張チャンバ６０は、内部でピストン５８がスライドする円筒体５６により画定される。本発明によるモータ７５の利用形態により、拡張チャンバ６０は異なるものとすることができる。
【００７１】
図６Ａ及び６Ｂは、前の形態におけるモータ７５の拡張チャンバ６０の、他の構造を実装する浸透圧モータ７５´を示している。この変形例によると、拡張チャンバ６０は、エア・チューブの様に、内部エンベロープ７７と外部エンベロープ７８との間で画定される空間に相当する。内部エンベロープ７７は、変形及び拡張可能であり、変形体７９を取り囲んでいる。外部エンベロープ７８は、柔らかく、広げられないものである。外部エンベロープ７８は、内部エンベロープ７７に近く、円筒体５６に接続されている。例えば、本発明による浸透圧モータ７５´の医療への応用において、変形体７９は、胃、尿道、肛門、心臓の様な、人体の空洞器官であり、エンベロープ７７、７８は、空洞器官を取り囲むビード形状の拡張チャンバ６０である。浸透圧モータは、（空洞器官が尿道又は肛門であるとき）人工的括約筋、あるいは、（空洞器官が胃であるとき）調整可能な胃バンドの動力として振る舞う。
【００７２】
本変形例における、モータ７５´の動作サイクルについて以下に説明する。
【００７３】
図６Ａは、サイクル開始時点でのモータ７５´を示している。拡張チャンバ６０の容量は最小であり、変形体７９は最大限に拡張し、尿道若しくは肛門管、又は、胃が最大に開いている状態や、心臓拡張期に対応する。排出バルブ７３は閉じられており、バルブ６９´は閉じられており、バルブ６９は開けられている。ウレアーゼ酵素が尿素の分解を促進し、エンベロープ７１内のｐＨが増加し、物質Ｚの沈殿が促進される。浸透作用が、拡張チャンバ６０への溶剤の導入の原因となる。内部エンベロープ７７は、変形体７９を変形し、圧縮する。
【００７４】
図６Ｂにおいて、変形体７９は、最大限に圧縮され、これは、閉じた尿道若しくは肛門管、又は、最小になっている胃、あるいは、収縮している心臓に対応している。その後、バルブ６９´が開けられ、バルブ６９が閉じられる。排出バルブ７３を開けることで、溶剤が拡張チャンバ６０から排出され、これにより、変形体７９の拡張が可能になり、サイクルが終了する。
【００７５】
本発明の他の変形例によると、拡張チャンバは、ファイバを囲む、追加の、弾性的なエンベロープで形成され、それは、例えば、螺旋状に配置され、円筒体５６の端部で接続される。溶剤が、ファイバに浸透したとき、ファイバは、まっすぐになり、弾性的なエンベロープを変形させる。バルブ７３を開けることで、ファイバ内の圧力が減少し、追加のエンベロープが初期形状に回復する。
【００７６】
本発明の他の変形例によると、ｐＨを変化させる装置は、柔らかい管により変形可能なチャンバに接続可能である。これは、ｐＨを変化させる装置に含まれる酵素により、利用している物質（例えば、グルコース又は尿素）が溶解される溶剤の供給に適した環境に、ｐＨを変化させる装置を有利に配置することを可能にし、拡張チャンバを、機械的な力の利用を望む場所に設置することを可能にする。医療への応用において、ｐＨを変化させる装置は、脂肪組織又は血管網に配置される。後者の場合、ファイバが中空管を形成するために配列され、血液といった流体の流れを可能にする円筒空間の中心に置かれる。接続リングは円環状であり、血管の壁に置かれる。円環接続リングの１つは、血管に穴を開ける柔らかい導管により拡張チャンバに通じている。
【００７７】
図７Ａ及び７Ｂは、本発明の第１実施形態によるｐＨを変化させる装置１０の変形例を示している。この変形例によると、筐体１２内でスライドできるピストン８１が筐体１２内に設けられている。ピストン８１は、例えば、図４Ａから４Ｄを使用して説明した浸透圧モータ７０といった、モータ（Ｍ）８２により駆動される。参照符号８４は、ピストン８１とモータ８２の接続要素を示し、例えば、リターン手段である。ピストン８１及び筐体１２は、可変容量のチャンバ８６を形成する。ドレイン８８は、バルブ１６に接続される。
【００７８】
チャンバ８６での特別な反応は、尿素の分解によるｐＨの増加である（反応（３））。ウレアーゼ酵素が、チャンバ８６に配置される。膜１８、２０は、ウレアーゼ酵素をチャンバ８６に留まらせることを可能にするカットオフ閾値を有している。装置８０は、ｐＨ増加と共に、装置８０がその中に配置される溶液から、過度の尿素を取り除くためにも利用される。
【００７９】
本発明による装置８０の動作サイクルを以下に説明する。
【００８０】
図７Ａは、サイクル開始時点での装置８０を示している。チャンバ８６の容量は最大であり、バルブ１４は開けられており、バルブ１６は閉じられている。チャンバ８６に含まれる溶液は、装置８０がその中に配置される溶液に実質的に対応している。バルブ１４が、その後、閉じられる。チャンバ８６内で尿素の分解反応が生じ、よって、チャンバ８６に含まれる溶液のｐＨが増加する。モータ８２が、その後、ピストン８１を移動させるために作動され、よって、チャンバ８６の容量が減少する。ピストン８１の移動の間、バルブ１６が開けられ、これにより、チャンバ８６内に含まれる溶液が、ダクト８８経由で排出される。
【００８１】
図７Ｂは、ピストン８１の上昇状態が終了した時点での装置８０を示している。チャンバ８６は最小容量である。バルブ１６は、その後、閉じられる。その後、ピストン８１を移動させるためにモータ８２が作動され、これにより、チャンバ８６の容量が増加する。ピストン８１の移動の間、バルブ１４は開けられ、装置８０がその中に配置されている溶液の、チャンバ８６への吸引力が生じる。チャンバ８６が最大容量になったとき、サイクルが終了する。
【００８２】
この様な装置８０は、過度の尿素を取り除くために、人体に埋め込むことができる。尿素の分解に得られるアンモニウム・イオンは、マグネシウム、カルシウム及びカリウムの様な元素と反応し易く、固形の化合物を形成する。装置８０内の外側から生体液への、その様な固形化合物の拒絶反応のために、これは望まれないかもしれない。このため、ドレイン８８は、尿素の分解により生じる廃棄物を受け取るのに適した領域、例えば、結腸に接続される。
【００８３】
図８Ａから８Ｄは、本発明による浸透圧モータ９０の第３形態を示している。浸透圧モータ９０は、図４Ａから４Ｄに示す、第１形態の浸透圧モータ７０のある要素を含み、それらには、同じ参照符号を使用する。
【００８４】
浸透圧モータ７０と比較して、エンベロープ５２及び膜５４は、もはや存在しない。ハウジング６４は、ｐＨにより体積を変化させることができる高分子ゲル９２を含んでいる。例えば、それは、Ｙ．Ｏｓａｄａ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｇｅｌｓ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ， Ｙｏｓｈｉｈｉｔｏ Ｏｓａｄａ ａｎｄ Ａｌｅｘｉ Ｒ． Ｋｈｏｋｈｌｏｖ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ Ｉｎｃ．， ２００１， ４００ ｐ．）に記載されている、ｐＨの増加により体積が増加するといった、ｐＨにより可逆な高分子ゲルである。堅固なエンベロープ９４は、ハウジング９２内に配置され、拡張チャンバ６０と通じている。エンベロープ９４と拡張チャンバ６０は、例えば、水溶液といった溶剤で満たされている。
【００８５】
モータ９０の動作サイクルについて以下に説明する。
【００８６】
図８Ａは、サイクルの開始時のモータ９０を示している。ゲル９２は最小体積である。エンベロープ９４は最大容量であり、チャンバ６０は最小容量である。現在説明しているバルブ１６及び１６´を開けるサイクルと並行して、装置１０、１０´は、筐体１２、１２´内の溶液が所望のｐＨとなる様に制御される。
【００８７】
バルブ１６が閉じられ、バルブ１６´が開けられる。ＯＨ−イオンがハウジング６４に広まり、よって、ｐＨが増加する。ゲル９２の体積はその後膨張し、エンベロープ９４を圧縮する。エンベロープ９４のｐＨが所望の値まで増加したとき、バルブ１６´が閉じられる。エンベロープ９４の容量減少は、エンベロープ９４から拡張チャンバ６０への溶剤の移動を生じさせ、これにより、ピストン５８が移動する。ピストン５８は、上昇状態となる。
【００８８】
図８Ｂは、ピストン５８の上昇が終了した時点でのモータ９０を示している。チャンバ６０は、よって、最大容量である。
【００８９】
図８Ｃにおいて、筐体１２の内容物とハウジング６４の内容物が通じるように、バルブ１６が開けられている。Ｈ＋イオンが、ハウジング６４内に広まり、ハウジング６４内のｐＨが減少する。ｐＨが十分に酸性となったときに、バルブ１６が閉じられる。その後、ゲル９２の体積減少が促進され、これにより、エンベロープ９４の容量が増加する。拡張チャンバ６０からエンベロープ９４への、新たな溶剤の移動が生じる。ばね７２の作用により、拡張チャンバ６０からの溶剤の排出が促進される。しかしながら、ばね７２は省略でき、この場合、ピストン５８は吸引力のみで移動する。ピストン５８は、下降状態となる。
【００９０】
図８Ｄは、ピストン５８の下降が終了した時点でのモータ９０を示し、１サイクルの終わりである。
【００９１】
ｐＨにより体積が変化するゲル９２の利用は、単一ストローク・アクチュエータを形成するために実装できる。例えば、モータ９０と比較し、装置１０´のみが存在する。アクチュエータの動作は、既に説明した、図８Ａ及び８Ｂに関するモータ９０のものと同一である。他の例によると、モータ９０と比較して、装置１０のみが存在する。アクチュエータの動作は、既に説明した、図８Ｃ及び８Ｄに関するモータ９０のものと同一である。
【００９２】
既に説明したアクチュエータと、浸透圧モータ７０、９０の変形例によると、膜２０、２０´及び５４は、筐体１２、１２´の内容物とハウジング６４の内容物、あるいは、エンベロープ５２の内容物と拡張チャンバ６０の内容物との間の交換表面領域の増加が望まれるのであれば、ファイバ束又は同様のシステムに置換できる。
【００９３】
図９Ａ及び９Ｂは、本発明によるｐＨを変化させる第１実施形態の装置を実装するセル１００の第１形態を示している。セル１００は、生体液内で動作するためのものである。セル１００は、堅固な筐体１０２を含み、筐体１０２は、互いに通じ合う２つの領域１０４、１０６を有している。バルブ１０８が開けられたとき、領域１０４側において、筐体１０２内の内容物は外部溶液と通じ合う。バルブ１１０が開けられたとき、領域１０６側において、筐体１０２内の内容物は外部溶液と通じ合う。セル１００は、バルブ１０８と筐体１０２の間に配置された膜１１２と、バルブ１１０と筐体１０２の間に配置された膜１１４とを含んでいる。
【００９４】
セル１００は、領域１０４に配置されたｐＨを変化させる第１の装置１０を含み、第１の装置１０は、図１に示すものに対してバルブ１４及び１６が同化し、膜１８、２０が同化している。さらに、セル１００は、領域１０６に配置された、ｐＨを変化させる第２の装置を含んでいる。以下の説明において、ダッシュ付きの参照符号は、ｐＨを変化させる第１の装置１０の要素と区別するために、ｐＨを変化させる装置の要素に使用する。装置１０及び１０´は、含む溶液のｐＨを減少させることが可能なタイプである。例えば、装置１０、１０´は、既に説明した反応（１）により、筐体１２、１２´に含まれる溶液の酸性化が可能なものである。
【００９５】
導体素子１２０は、セル１００により電力が加えられることを意図した負荷Ｃ経由で、筐体１０２の領域１０４と、筐体１０２の領域１０６を接続している。導体素子１２０は、電極１２２まで続き、電極１２２は、例えば、水酸化鉄Ｆｅ（ＯＨ）３で生成されて筐体１０２の領域１０４にあり、筐体１０２の領域１０６には水酸化鉄電極１２４がある。
【００９６】
セル１００は、例えば、生体液といったＤ−グルコースを含み、実質的に中性、あるいは、少しだけ酸性又は塩基性のｐＨの溶液内に置かれる。膜１１２、１１４は、Ｄ−グルコース及びグルコン酸塩を通過させることができる。しかしながら、膜１１２、１１４は、正イオンを通過させない。このため、膜１１２、１１４は、正に帯電されるかもしれない。正に帯電した膜は、例えば、ＡＳＴＯＭ社による技術により得ることができる。膜１１２、１１４は、この様に、水酸基イオンＯＨ−や、重炭酸塩イオンＨＣＯ３−の様な、小さいサイズの負イオンを通過させる。
【００９７】
変形例によると、膜２０、２０´、１１２及び１１４は、筐体１２、１２´の内容物とハウジング１０２の内容物、あるいは、ハウジング１０２の内容物と周囲との間の交換表面領域の増加が望まれるのであれば、ファイバ束又は類似システムに置換できる。さらに、バルブ１０８と同じ様に制御される幾つかのバルブ（及び対応する膜）を、領域１０４においてハウジング１０２に分散配置できる。同様に、バルブ１１０と同じ様に制御される幾つかのバルブ（及び対応する膜）を、領域１０６においてハウジング１０２に分散配置できる。さらに、バルブ１４と同じ様に制御される幾つかのバルブ（及び対応する膜）を、装置１０の筐体１２に分散配置できる。同様に、バルブ１４´と同じ様に制御される幾つかのバルブ（及び対応する膜）を、装置１０´の筐体１２´に分散配置できる。
【００９８】
図９Ａは、セル１００の第１動作段階を示している。バルブ１０８は開けられ、バルブ１１０は閉じられている。さらに、バルブ１４は閉じられ、バルブ１４´は開けられている。この様に、Ｄ−グルコースが、装置１０´の筐体１２´内に広がる。筐体１２´内で既に説明した反応（１）が生じてＨ＋イオンが放出され、装置１０´の外側である筐体１０２の領域１０６、特に、電極１２４の周囲に広がる。セル動作は、多かれ少なかれｐＨにより促進される、酸化還元反応に基づいている。より具体的には、第１動作段階において、電極１２４は陰極として振る舞う。陰極１２４におけるＨ＋イオンの存在は、以下の還元反応を促進する。
【００９９】
【化４】
【０１００】
バルブ１４が閉じられているので、装置１０は、筐体１０２の領域１０４にＨ＋イオンを放出しない。さらに、バルブ１１０が閉じられ、バルブ１０８が開けられているので、筐体１０２の領域１０４と領域１０６間にはｐＨの勾配が形成され、領域１０４のｐＨが、領域１０６より高くなる。実際、例えば、領域１０４に伝播するＨ＋イオンは、生体液に存在する水酸基イオンＯＨ−と反応しがちであり、水を形成するために、あるいは、重炭酸塩イオンＨＣＯ３−と反応して水及び二酸化炭素を生成するために、膜１１２を通過する。
【０１０１】
陰極１２４でのＦｅ２＋イオンは、筐体１０２に閉じ込められ、陽極として振る舞う電極１２２に移動する。バルブ１０８経由での外部との導通が、ｐＨを中性近くに留まらせることを可能にし、陽極１２２において、以下の酸化反応が生じる。
【０１０２】
【化５】
【０１０３】
導体素子１２０を経由して、電子は、陽極１２２から陰極１２４に移動し、これにより、負荷Ｃに電力が供給される。
【０１０４】
この様に、反応（４）は、陰極１２４の水酸化鉄Ｆｅ（ＯＨ）３を消費する。セル１００を長期間動作させるために、セル１００の極性を規則的に反転させることが有利である。
【０１０５】
図９Ｂは、セル１００の第２動作段階を示している。バルブ１０８は閉じられ、バルブ１１０は開けられている。さらに、バルブ１４は開けられ、バルブ１４´は閉じられている。筐体１２内で既に説明した反応（１）が生じてＨ＋イオンが放出され、装置１０の外側である筐体１０２の領域１０４、特に、今度は陰極として動作する電極１２２の周囲に広がる。陰極１２２におけるＨ＋イオンの存在は、既に述べた還元反応（４）を促進する。
【０１０６】
バルブ１４´が閉じられているので、装置１０´は筐体１０２の領域１０６にＨ＋イオンを放出しない。さらに、バルブ１０８が閉じられ、バルブ１１０が開けられているので、筐体１０２の領域１０４と領域１０６間にはｐＨの勾配が形成され、領域１０６のｐＨが、領域１０４より高くなる。実際、例えば、領域１０６に伝播するＨ＋イオンは、生体液に存在する水酸基イオンＯＨ−と反応しがちであり、水を形成するために、あるいは、重炭酸塩イオンＨＣＯ３−と反応して水及び二酸化炭素を生成するために、膜１１４を通過する。
【０１０７】
陰極１２２でのＦｅ２＋イオンは、筐体１０２に閉じ込められ、陽極として振る舞う電極１２４に移動する。よって、既に説明した酸化反応（５）が陽極１２４で生じる。
【０１０８】
導体素子１２０を経由して、陽極１２４から陰極１２２に移動する電子が観察でき、これにより、負荷Ｃに電力が供給される。
【０１０９】
図９Ａ及び９Ｂを用いて上述した動作段階は、電極１２２、１２４で、水酸化鉄Ｆｅ（ＯＨ）３のストックを回復できる様に変更できる。
【０１１０】
図１０は、本発明によるｐＨを変化させる第１実施形態の装置を実装するセル１３０の第２形態を示している。セル１３０は、生体液に浸すことなく動作可能である。セル１００と比較して、セル１３０は、例えば、図１を用いて説明した様な、ｐＨを変化させる４つの装置を有している。以下の説明において、添え字“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”及び“Ｄ”は、ｐＨを変化させる装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄそれぞれに関連する要素を示すために付加される。装置１０Ａ、１０Ｂのバルブ１６Ａ及び１６Ｂは、筐体１０２の領域１０４側であり、装置１０Ｃ、１０Ｄのバルブ１６Ｃ及び１６Ｄは、筐体１０２の領域１０６側である。
【０１１１】
装置１０Ａ及び１０Ｃは、含む溶液のｐＨを減少させることができるタイプである。例えば、装置１０Ａ及び１０Ｃは、既に説明した反応（１）により、対応する筐体１２Ａ、１２Ｃに含まれている溶液を酸性化することができる。装置１０Ｂ及び１０Ｄは、含む溶液のｐＨを増加させることができるタイプである。例えば、装置１０Ｂ、１０Ｄは、既に説明した反応（３）により、対応する筐体１２Ｂ、１２Ｄに含まれている溶液をアルカリ化することができる。
【０１１２】
セル１３０の動作例を以下に説明する。現在説明しているバルブ１６Ａ〜１６Ｄを開くサイクルと並行して、装置１０Ａ〜１０Ｄは、対応する筐体１２Ａ〜１２Ｄに含まれる溶液が所望のｐＨとなる様に制御される。第１動作段階の間、バルブ１６Ａは開けられ、バルブ１６Ｂは閉じられ、バルブ１６Ｃは閉じられ、バルブ１６Ｄは開けられる。Ｈ＋イオンが、その後、装置１０Ａにより放出され、電極１２２付近のｐＨが減少し、ＯＨ−イオンが、装置１０Ｄにより放出され、電極１２４付近のｐＨが増加する。筐体１０２の領域１０４と領域１０６間にｐＨの勾配が生じる。電極１２２におけるＨ＋イオンの存在は、既に述べた還元反応（４）を促進し、電極１２４におけるＯＨ−イオンの存在は、既に述べた酸化反応（５）を促進する。導体素子１２０及び電力供給される負荷Ｃを経由しての、陽極１２４から陰極１２２に移動する電子が観察できる。第２動作段階の間、バルブ１６Ａは閉じられ、バルブ１６Ｂは開けられ、バルブ１６Ｃは開けられ、バルブ１６Ｄは閉じられる。Ｈ＋イオンが、その後、装置１０Ｃにより放出され、電極１２４付近のｐＨが減少し、ＯＨ−イオンが、装置１０Ｂにより放出され、電極１２２付近のｐＨが増加する。電極１２４におけるＨ＋イオンの存在は、既に述べた還元反応（４）を促進し、電極１２２におけるＯＨ−イオンの存在は、既に述べた酸化反応（５）を促進する。導体素子１２０を経由して、陽極１２２から陰極１２４に移動する電子が観察でき、これにより、負荷Ｃへの電力供給が観察される。
【０１１３】
既に説明したセルの例において、水酸化鉄の代わりに、ｐＨによる電位を持つ幾つかの種類の電極を使用することができる。酸化還元対となる２つの電極間で交換される電子により生じる電極の電位は、２つ共に溶解性、１つが溶解性であり１つが不溶性、さらに、２つ共に不溶性といった、異なる電極構造を考えることができる。最後の場合、例えば、フェノール及びチオールの圧縮により得られる電気活性な高分子化合物で形成される電極を有利に使用することができる。酸化還元能力を有する高分子化合物の例は、Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈ Ｈｅｌｆｆｅｒｉｃｈ著“Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｇｅ、１２章：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ ａｎｄ Ｒｅｄｏｘ Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ”、１９６２ ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｂｏｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙ、５５１頁から５６８頁に記載されている。
【０１１４】
図１１は、標的酵素療法例のステップを示している。標的酵素療法例は、Ｓｙｌｖｉａ Ｍｕｒｏ、Ｅｄｗａｒｄ Ｈ．Ｓｃｈｕｃｈｍａｎ、Ｖｌａｄｉｍｉｒ Ｒ．Ｍｕｚｙｋａｎｔｏｖ著、“Ｌｙｓｏｓｏｍａｌ Ｅｎｚｙｍｅ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｂｙ ＩＣＡＭ−１−Ｔａｒｇｅｔｅｄ Ｎａｎｏｃａｒｒｉｅｒｓ Ｂｙｐａｓｓｉｎｇ Ｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｉｏｎａｎｄ Ｃｌａｔｈｒｉｎ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｅｎｄｏｃｙｔｏｓｉｓ”（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｔｈｅｒａｐｙ ｖｏｌ．１３、Ｎｏ．１、２００６年１月、１３５頁から１４０頁）に記載されている。
【０１１５】
ステップ１５０において、標的細胞の抗原Ａを認識するモノクローナル抗体Ｂが判定される。例えば、抗原Ａは、癌胎児性の抗原又はＣＥＡ、前立腺特異抗原（ＰＳＡ）又は前立腺特異的膜抗原（ＰＳＭＡ）に対応する。ＰＳＡ抗原に適応する抗体Ｂは、例えば、Ｐｒｏｓｔａｓｃｉｎｔ（Ｃａｐｒｏｍａｂ Ｐｅｎｄｅｔｉｄｅ）の名前で取引されるＣｙｔｒｏｇｅｎ社により市販されている抗体がある。
【０１１６】
ステップ１５２で、モノクローナル抗体Ｂと酵素Ｇを結合した錯体Ｘが形成される。酵素Ｇは、物質Ｄを組み入れる反応を促進させることができるものである。錯体Ｘは、抗体Ｂと抗原Ａの親和性を強く残し、物質Ｄに対する酵素Ｇの活動を強く残すものである。物質Ｄは、例えば、Ｌ−グルコースであり、酵素Ｇは、Ｌ−グルコース・オキシダーゼ酵素に相当し、例えば、Ｄ−トレオ−アルドース １−デヒドロゲナーゼである。その様な酵素は、Ｄ−グルコースに対して不活性という利点を有している。他の例において、物質Ｄは、マンニトール（Ｃ６Ｈ８（ＯＨ）６）であり、酵素Ｇは、マンニトール・オキシダーゼ酵素に相当する。
【０１１７】
ステップ１５４で、錯体Ｘは、患者の体内に注入される。錯体Ｘの注入は、例えば、静脈注射である。錯体Ｘは、その後、抗体Ｂ経由で抗原Ａと結合する。その後、錯体Ｘは、患者の体内から取り除かれる様に移動することが期待される。
【０１１８】
ステップ１５６で、物質Ｄは、患者の体内に注入される。物質Ｄの注入は、例えば、静脈注射である。酵素ＧがＬ−グルコース・オキシダーゼの場合、Ｌ−グルコースが患者の体内に注入される。Ｌ−グルコースは、その後、生体内に自由に拡散する。Ｌ−グルコースは人体に安全であるので、Ｌ−グルコース濃度は高くできる（例えば、１リットル当たり数百万といった、血糖濃度のオーダ）。酵素Ｇがマンニトール・オキシダーゼの場合、マンニトールのＤ立体異性体といった、マンニトールが患者の体内に注入される。
【０１１９】
Ｌ−グルコース注入の場合、人体細胞は、Ｌ−グルコースを代謝することができないので、錯体Ｘの酵素Ｇのみが、既に述べた反応（２）を促進して、Ｌ−グルコースからＨ＋イオンを生成し、よって、局所的なｐＨが減少する。この様な局所的ｐＨの減少は、直接的な治療効果を与え、標的細胞を殺す、あるいは、標的細胞を殺す原因となる炎症反応を生じさせることができる。
【０１２０】
マンニトール注入の場合、酵素Ｇは、マンニトールが酸素と反応して、マンノース（Ｃ６Ｈ７Ｏ（ＯＨ）５）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を提供する、以下の反応を促進する。
【０１２１】
【化６】
【０１２２】
過酸化水素の局所的な生成は、直接的な治療効果を与え、標的細胞を殺す、あるいは、標的細胞を殺す原因となる炎症反応を生じさせることができる。
【０１２３】
本発明の態様は、この様に、標的細胞の抗原の抗体、及び、第１の物質から標的細胞に対して有毒な第２の物質を生成する反応を促進させることができる酵素を含む錯体を形成するステップと、錯体を患者の体内に注入し、錯体の抗体が標的細胞と結合するステップと、第１の物質を患者の体内に注入し、錯体の酵素が標的細胞において第２の物質の生成を促進するステップとを提供する。
【０１２４】
実施形態によると、第１の物質はＬ−グルコースであり、酵素はＬ−グルコース・オキシダーゼ酵素であり、第２の物質はＨ＋イオンである。
【０１２５】
実施形態によると、第１の物質はマンニトールであり、酵素はマンニトール・オキシダーゼ酵素であり、第２の物質は過酸化水素である。
【０１２６】
実施形態によると、抗原は、癌胎児性酵素、前立腺特異抗原、前立腺特異的膜抗原を含むグループ内の抗原である。
【０１２７】
本発明は、当然、当業者による種々の置換及び修正を持つ。特に、図６Ａ及び６Ｂを用いて説明した浸透圧モータの拡張チャンバの変形例については、図４Ａから４Ｄを用いて説明した浸透圧モータに適用可能である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０、１０´、２２、２２´、８０ 装置
１２、１２´、２４、６７、６７´、１０２ 筐体
１４、１６、１６´、６９、６９´、１０８、１１０ バルブ
１８、２０、５４、５４´、７６、１１２、１１４ 膜
２６、２６´ ファイバ束
２８、２８´、３６、３６´ 接続リング
３０、３８ 接着領域
３２、４０ 開口
３４、４２ プラグ
５０ 浸透アクチュエータ
５２、７１、７７、７８、９４ エンベロープ
５６ 円筒体
５８、８１ ピストン
６０、８６ チャンバ
６４、１０２ ハウジング
７０、７５、７５´、９０ 浸透圧モータ
７３ 排出バルブ
７９ 変形体
８２ モータ
８８ ドレイン
９２ 高分子ゲル
１００、１３０ セル
１０４、１０６ 領域
１２０ 導体素子
１２２、１２４ 電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質が溶解されている溶剤のｐＨを変化させる装置（１０；２２）であって、
前記溶剤及び前記物質に対して透過性がある筐体壁（１８；２６）経由で前記溶剤に接触する筐体（１２；２４）を含み、
前記筐体は、水素又は水酸基イオンを放出するために前記物質を変換できる酵素を含み、
前記筐体壁は、前記酵素に対して透過性がない、
装置。
【請求項２】
前記物質は、Ｄ−グルコースであり、
前記酵素は、前記Ｄ−グルコースの酸化により、水酸基イオンの放出を生じさせることができるグルコース・オキシダーゼ酵素である、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記物質は、Ｌ−グルコースであり、
前記酵素は、前記Ｌ−グルコースの酸化により、水素イオンの放出を生じさせることができるＬ−フコース・デヒドロゲナーゼ酵素である、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記物質は、尿素であり、
前記酵素は、尿素の分解により、水酸基イオンの放出を生じさせることができるウレアーゼ酵素である、
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
アクチュエータ（５０）であって、
請求項１に記載のｐＨを変化させる装置（１０；２２）と、
ｐＨを変化させる前記装置に接続されている、あるいは、ｐＨを変化させる前記装置の筐体（２４）に対応し、少なくとも部分的に溶剤を含む第１のチャンバ（５２；２４；６４）であって、ｐＨを変化させる前記装置が、第１のチャンバ内のｐＨを、所定の範囲内のｐＨにすることができる第１のチャンバと、
前記第１のチャンバに接続されている変形可能な第２のチャンバ（６０）と、
を含み、
前記第１のチャンバは、前記第１のチャンバ内のｐＨが前記所定の範囲内であるとき、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間で溶剤の移動を可能にする手段（５２；９２）を含んでいる、
アクチュエータ。
【請求項６】
前記第１のチャンバは溶質を含み、チャンバ壁（５４）により前記第２のチャンバ（６０）から分離され、前記チャンバ壁は、前記溶質に対して非透過性であり、前記溶剤に対して透過性であり、
前記溶質の沈殿物の前記溶質への変換、あるいは、前記溶質の沈殿化は、前記第１のチャンバ内のｐＨが、前記所定の範囲内にあるとき、前記第１のチャンバ内の浸透圧を変化させることで促進され、
前記変形可能な第２のチャンバは、浸透作用による前記第１のチャンバと前記第２のチャンバ間における前記溶剤の移動活動のもと、容量を変更できる、
請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記第１のチャンバは溶質を含み、チャンバ壁（２６）により前記第２のチャンバ（６０）から分離され、前記チャンバ壁は、前記溶質に対して非透過性であり、前記溶剤に対して透過性であり、
前記溶質の沈殿物の前記溶質への変換は、前記第１のチャンバ内のｐＨが、前記所定の範囲内にあるとき、前記第１のチャンバ内の浸透圧を変化させることで促進され、
前記第１のチャンバは、前記溶剤と接触するための配置とされており、
前記第２のチャンバは、浸透作用により前記第１のチャンバに浸透する前記溶剤の活動のもと、その容量を増加することができる、
請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記第１のチャンバ（６４）は、前記第１のチャンバ内のｐＨが、前記所定の範囲内にあるときに体積を変更可能な材料（９２）を含み、
変形可能なエンベロープ（９４）を取り囲む前記材料は溶剤を含み、前記第２のチャンバ（６０）に接続されている、
請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
請求項６に記載のアクチュエータを含むモータ（７０）であって、
前記第１のチャンバ（５２）は、少なくとも、部分的に変形可能であり、前記チャンバ壁（５４）で前記第２のチャンバ（６０）に接続され、
前記溶質の沈殿物の前記溶質への変換は、ｐＨが、所定の酸性の範囲内にあるとき促進され、前記溶質の沈殿化は、ｐＨが、所定の塩基性の範囲内にあるとき促進され、
ｐＨを変化させる前記装置（１０）は、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の酸性の範囲内にすることができ、
前記モータは、前記第１のチャンバに接続され、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の塩基性の範囲内にすることができる、ｐＨを変化させる、さらなる装置（１０´）を、さらに、含んでいるモータ。
【請求項１０】
請求項７に記載のアクチュエータを含むモータ（７５；７５´）であって、
前記第２のチャンバ（６０）は、前記第２のチャンバの容量増加を抑えるリターン手段（７２）と、前記第２のチャンバ内の浸透圧を低下させる制御手段（７６）とを備えているモータ。
【請求項１１】
請求項８に記載のアクチュエータを含むモータ（９０）であって、
前記材料（９２）は、ｐＨが、所定の酸性の範囲内にあるとき、その体積を減少させることができ、ｐＨが、所定の塩基性の範囲内にあるとき、その体積を増加させることができ、
ｐＨを変化させる前記装置（１０）は、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の酸性の範囲内にすることができ、
前記モータは、前記第１のチャンバに接続され、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の塩基性の範囲内にすることができる、ｐＨを変化させる、さらなる装置（１０´）を、さらに、含んでいるモータ。
【請求項１２】
前記第２のチャンバ（６０）は、哺乳動物の空洞器官（７９）、特に、尿道、胃、肛門又は心臓、を取り囲むためのものであり、前記第２のチャンバの容量増加が、前記器官の圧縮の原因となる、
請求項９に記載のモータ（７５´）。
【請求項１３】
請求項１に記載のｐＨを変化させる装置（１０、２２）を含む、物質を浄化するシステムであって、
前記物質を含む生体溶剤と接触し、人体内に埋め込むためのシステム。
【請求項１４】
請求項１に記載のｐＨを変化させる装置（１０、２２）と、
前記筐体壁（１８）と前記溶剤間に配置された制御可能な第１のバルブ（１４）と、
ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体（１２）を、ドレイン（８８）に通じさせる制御が可能な第２のバルブ（１６）と、
前記第２のバルブが開けられ、前記第１のバルブが閉じられたとき、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体の容量を減少させて、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体の内容物をドレイン経由で排出し、前記第１のバルブが開けられ、前記第２のバルブが閉じられたとき、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体の容量を増加させて、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体に、前記筐体壁経由で、溶剤を吸い込ませることを、周期的に行う手段（８２）と、
を備えている浄化システム。
【請求項１５】
第１及び第２の電極（１２２、１２４）を含み、ｐＨにより前記第１及び前記第２の電極で、酸化又は還元反応が生じ易い、筐体（１０２）と、
酸化又は還元反応の一方を促進し、第１の電極でのｐＨを、所定の範囲内にすることができる、請求項１に記載のｐＨを変化させる装置（１０、１０´；１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）と、
酸化又は還元反応の他方を促進し、第２の電極でのｐＨを、前記第１の範囲とは異なる第２の所定の範囲内にすることができる手段（１０８、１１０；１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）と、
を備えているセル（１００；１３０）。
【請求項１６】
前記セルは、溶剤と接触して配置されるためのものであり、前記手段（１０８、１１０）は、前記筐体（１０２）の内容物を、前記第２の電極（１２２、１２４）において溶剤と通じさせるバルブに対応する、
請求項１５に記載のセル。
【請求項１７】
前記手段（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）は、請求項１に記載のｐＨを変化させる、さらなる装置である、
請求項１５に記載のセル。
【請求項１】
物質が溶解されている溶剤のｐＨを変化させる装置（１０；２２）であって、
前記溶剤及び前記物質に対して透過性がある筐体壁（１８；２６）経由で前記溶剤に接触する筐体（１２；２４）を含み、
前記筐体は、水素又は水酸基イオンを放出するために前記物質を変換できる酵素を含み、
前記筐体壁は、前記酵素に対して透過性がない、
装置。
【請求項２】
前記物質は、Ｄ−グルコースであり、
前記酵素は、前記Ｄ−グルコースの酸化により、水酸基イオンの放出を生じさせることができるグルコース・オキシダーゼ酵素である、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記物質は、Ｌ−グルコースであり、
前記酵素は、前記Ｌ−グルコースの酸化により、水素イオンの放出を生じさせることができるＬ−フコース・デヒドロゲナーゼ酵素である、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記物質は、尿素であり、
前記酵素は、尿素の分解により、水酸基イオンの放出を生じさせることができるウレアーゼ酵素である、
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
アクチュエータ（５０）であって、
請求項１に記載のｐＨを変化させる装置（１０；２２）と、
ｐＨを変化させる前記装置に接続されている、あるいは、ｐＨを変化させる前記装置の筐体（２４）に対応し、少なくとも部分的に溶剤を含む第１のチャンバ（５２；２４；６４）であって、ｐＨを変化させる前記装置が、第１のチャンバ内のｐＨを、所定の範囲内のｐＨにすることができる第１のチャンバと、
前記第１のチャンバに接続されている変形可能な第２のチャンバ（６０）と、
を含み、
前記第１のチャンバは、前記第１のチャンバ内のｐＨが前記所定の範囲内であるとき、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間で溶剤の移動を可能にする手段（５２；９２）を含んでいる、
アクチュエータ。
【請求項６】
前記第１のチャンバは溶質を含み、チャンバ壁（５４）により前記第２のチャンバ（６０）から分離され、前記チャンバ壁は、前記溶質に対して非透過性であり、前記溶剤に対して透過性であり、
前記溶質の沈殿物の前記溶質への変換、あるいは、前記溶質の沈殿化は、前記第１のチャンバ内のｐＨが、前記所定の範囲内にあるとき、前記第１のチャンバ内の浸透圧を変化させることで促進され、
前記変形可能な第２のチャンバは、浸透作用による前記第１のチャンバと前記第２のチャンバ間における前記溶剤の移動活動のもと、容量を変更できる、
請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記第１のチャンバは溶質を含み、チャンバ壁（２６）により前記第２のチャンバ（６０）から分離され、前記チャンバ壁は、前記溶質に対して非透過性であり、前記溶剤に対して透過性であり、
前記溶質の沈殿物の前記溶質への変換は、前記第１のチャンバ内のｐＨが、前記所定の範囲内にあるとき、前記第１のチャンバ内の浸透圧を変化させることで促進され、
前記第１のチャンバは、前記溶剤と接触するための配置とされており、
前記第２のチャンバは、浸透作用により前記第１のチャンバに浸透する前記溶剤の活動のもと、その容量を増加することができる、
請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記第１のチャンバ（６４）は、前記第１のチャンバ内のｐＨが、前記所定の範囲内にあるときに体積を変更可能な材料（９２）を含み、
変形可能なエンベロープ（９４）を取り囲む前記材料は溶剤を含み、前記第２のチャンバ（６０）に接続されている、
請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
請求項６に記載のアクチュエータを含むモータ（７０）であって、
前記第１のチャンバ（５２）は、少なくとも、部分的に変形可能であり、前記チャンバ壁（５４）で前記第２のチャンバ（６０）に接続され、
前記溶質の沈殿物の前記溶質への変換は、ｐＨが、所定の酸性の範囲内にあるとき促進され、前記溶質の沈殿化は、ｐＨが、所定の塩基性の範囲内にあるとき促進され、
ｐＨを変化させる前記装置（１０）は、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の酸性の範囲内にすることができ、
前記モータは、前記第１のチャンバに接続され、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の塩基性の範囲内にすることができる、ｐＨを変化させる、さらなる装置（１０´）を、さらに、含んでいるモータ。
【請求項１０】
請求項７に記載のアクチュエータを含むモータ（７５；７５´）であって、
前記第２のチャンバ（６０）は、前記第２のチャンバの容量増加を抑えるリターン手段（７２）と、前記第２のチャンバ内の浸透圧を低下させる制御手段（７６）とを備えているモータ。
【請求項１１】
請求項８に記載のアクチュエータを含むモータ（９０）であって、
前記材料（９２）は、ｐＨが、所定の酸性の範囲内にあるとき、その体積を減少させることができ、ｐＨが、所定の塩基性の範囲内にあるとき、その体積を増加させることができ、
ｐＨを変化させる前記装置（１０）は、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の酸性の範囲内にすることができ、
前記モータは、前記第１のチャンバに接続され、前記第１のチャンバ内のｐＨを、前記所定の塩基性の範囲内にすることができる、ｐＨを変化させる、さらなる装置（１０´）を、さらに、含んでいるモータ。
【請求項１２】
前記第２のチャンバ（６０）は、哺乳動物の空洞器官（７９）、特に、尿道、胃、肛門又は心臓、を取り囲むためのものであり、前記第２のチャンバの容量増加が、前記器官の圧縮の原因となる、
請求項９に記載のモータ（７５´）。
【請求項１３】
請求項１に記載のｐＨを変化させる装置（１０、２２）を含む、物質を浄化するシステムであって、
前記物質を含む生体溶剤と接触し、人体内に埋め込むためのシステム。
【請求項１４】
請求項１に記載のｐＨを変化させる装置（１０、２２）と、
前記筐体壁（１８）と前記溶剤間に配置された制御可能な第１のバルブ（１４）と、
ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体（１２）を、ドレイン（８８）に通じさせる制御が可能な第２のバルブ（１６）と、
前記第２のバルブが開けられ、前記第１のバルブが閉じられたとき、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体の容量を減少させて、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体の内容物をドレイン経由で排出し、前記第１のバルブが開けられ、前記第２のバルブが閉じられたとき、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体の容量を増加させて、ｐＨを変化させる前記装置の前記筐体に、前記筐体壁経由で、溶剤を吸い込ませることを、周期的に行う手段（８２）と、
を備えている浄化システム。
【請求項１５】
第１及び第２の電極（１２２、１２４）を含み、ｐＨにより前記第１及び前記第２の電極で、酸化又は還元反応が生じ易い、筐体（１０２）と、
酸化又は還元反応の一方を促進し、第１の電極でのｐＨを、所定の範囲内にすることができる、請求項１に記載のｐＨを変化させる装置（１０、１０´；１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）と、
酸化又は還元反応の他方を促進し、第２の電極でのｐＨを、前記第１の範囲とは異なる第２の所定の範囲内にすることができる手段（１０８、１１０；１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）と、
を備えているセル（１００；１３０）。
【請求項１６】
前記セルは、溶剤と接触して配置されるためのものであり、前記手段（１０８、１１０）は、前記筐体（１０２）の内容物を、前記第２の電極（１２２、１２４）において溶剤と通じさせるバルブに対応する、
請求項１５に記載のセル。
【請求項１７】
前記手段（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）は、請求項１に記載のｐＨを変化させる、さらなる装置である、
請求項１５に記載のセル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２０１０−５１１４５８（Ｐ２０１０−５１１４５８Ａ）
【公表日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３９７８７（Ｐ２００９−５３９７８７）
【出願日】平成１９年１２月３日（２００７．１２．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００７／０５２４３５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０７４９５８
【国際公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（５０１３５４０２６）ユニヴェルシテ ジョセフ フーリエ (9)
【出願人】（５０９１５６４０２）
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＳＴＩＴＵＴ ＮＡＴＩＯＮＡＬ ＤＥＳ ＳＣＩＥＮＣＥＳ ＡＰＰＬＩＱＵＥＥＳ ＤＥ ＴＯＵＬＯＵＳＥ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月３日（２００７．１２．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００７／０５２４３５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０７４９５８
【国際公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（５０１３５４０２６）ユニヴェルシテ ジョセフ フーリエ (9)
【出願人】（５０９１５６４０２）
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＳＴＩＴＵＴ ＮＡＴＩＯＮＡＬ ＤＥＳ ＳＣＩＥＮＣＥＳ ＡＰＰＬＩＱＵＥＥＳ ＤＥ ＴＯＵＬＯＵＳＥ
【Ｆターム（参考）】
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